JPH02235341A - ヘテロ接合バイポーラトランジスタ - Google Patents
ヘテロ接合バイポーラトランジスタInfo
- Publication number
- JPH02235341A JPH02235341A JP1056847A JP5684789A JPH02235341A JP H02235341 A JPH02235341 A JP H02235341A JP 1056847 A JP1056847 A JP 1056847A JP 5684789 A JP5684789 A JP 5684789A JP H02235341 A JPH02235341 A JP H02235341A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- collector
- gaas
- concentration
- layer
- base
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、超高速・超高周波デバイスとして有望なヘテ
ロ接合バイボーラトランジスタ(以下HBT)に関する
ものである. 従来の技術 バイポーラトランジスタ(以下BT)の高速性を示す電
流利得遮断周波数f,、最大発振周波数『。は次のよう
に表わされる. τ.C−τ8+τ5+τ。十τ. ・・・・・・(2) τcc= (R,+Rc)Cbc −・・−
(6)ここで、τ.3はエミッタ・コレクタ間の遅延時
間、τ0はエミッタ空乏層の充電時間、τ,は電子のベ
ース走行時間(npn型の場合)、τ0は電子のコレク
タ空乏層の走行時間(n p n型の場合)、τccは
コレクタ空乏層の充電時間、Ca&はエミンタ・ベース
間容量、coはベース・コレクタ間容量、ICはコレク
タ電流、W,はベース巾、Dはベース中の電子の拡散係
数、Xoはコレクタ空乏層の中、Vsは飽和速度、R,
はエミッタ抵抗、Rbはヘース抵抗、Rc.はコレクタ
抵抗、kはボルツマン定数、Tは温度じK)、9は1t
?I#である. HBTではエミノタとしてヘースよりもエネルギーバン
ドギャップの大きい半導体材料を用いるため、バレンス
バンドにエネルギー差ΔEvが生じる。このため、np
n型の場合、ベースからエミソタへのホールの注入がほ
とんど無視できるほど小さくなり、エミッタからヘース
への電子の注入効率が顕著に増大する。このため、通常
のBTと違って、ベースをエミッタよりも高ドープにす
ることができ、Rbt−小さくすることができる.また
、ベースが高ドープとなるため、ベースのエミ・7夕側
およびコレクタ側の空乏層巾が著しく小さくなる.この
ため、パンチスルーが生じないので、ベース巾W。を小
さくし、【,を小さくすることができる.また,注入効
率が大きいためエミ・7タを低濃度にし、CIlbを小
さくすることができる.これらの効果により、HBTは
高速・高周波デバイスとしてBTよりも木質的に有利で
ある。しかしながら、それらの有利な点を有効に生かす
ためには、抵抗,容量の中でデバイスの各部分のサイズ
に依存した成分を小さくすること、エミッタ,ベース,
コレクタのコンタクト抵抗を低減することが必要である
.そのため、R,の低減のためには、電極金属とのコン
タクト抵抗を十分に小さくできる半導体材料を導入する
方法(たとえば、Aj!GaAs−GaAs系HBTで
はエミッタ上に高ドープのn’−1nC;aAsをエビ
タキシー形成する方法が用いられる),R,の低減のた
めにはR,の成分であるエミソタメサとベース電極との
距離に依存した抵抗成分を小さくするため、自己整合に
よりヘース電極をエミッタメサにサブミクロンのオーダ
で近接して形成する方法、Cbcの低減のためには、外
部ベース層を通してイオン注入し外部ベース下部のコレ
クタ層を絶縁化し、外部ベース領域の容I CIl+l
t+bcを小さくする方法が導入されている。第6図は
cbcを小さくするための従来構造である.AIGaA
s−GaAs系HBTにおいて、外部ヘースの下部のコ
レクタ層をイオン注入により絶縁化した構造例を示す。
ロ接合バイボーラトランジスタ(以下HBT)に関する
ものである. 従来の技術 バイポーラトランジスタ(以下BT)の高速性を示す電
流利得遮断周波数f,、最大発振周波数『。は次のよう
に表わされる. τ.C−τ8+τ5+τ。十τ. ・・・・・・(2) τcc= (R,+Rc)Cbc −・・−
(6)ここで、τ.3はエミッタ・コレクタ間の遅延時
間、τ0はエミッタ空乏層の充電時間、τ,は電子のベ
ース走行時間(npn型の場合)、τ0は電子のコレク
タ空乏層の走行時間(n p n型の場合)、τccは
コレクタ空乏層の充電時間、Ca&はエミンタ・ベース
間容量、coはベース・コレクタ間容量、ICはコレク
タ電流、W,はベース巾、Dはベース中の電子の拡散係
数、Xoはコレクタ空乏層の中、Vsは飽和速度、R,
はエミッタ抵抗、Rbはヘース抵抗、Rc.はコレクタ
抵抗、kはボルツマン定数、Tは温度じK)、9は1t
?I#である. HBTではエミノタとしてヘースよりもエネルギーバン
ドギャップの大きい半導体材料を用いるため、バレンス
バンドにエネルギー差ΔEvが生じる。このため、np
n型の場合、ベースからエミソタへのホールの注入がほ
とんど無視できるほど小さくなり、エミッタからヘース
への電子の注入効率が顕著に増大する。このため、通常
のBTと違って、ベースをエミッタよりも高ドープにす
ることができ、Rbt−小さくすることができる.また
、ベースが高ドープとなるため、ベースのエミ・7夕側
およびコレクタ側の空乏層巾が著しく小さくなる.この
ため、パンチスルーが生じないので、ベース巾W。を小
さくし、【,を小さくすることができる.また,注入効
率が大きいためエミ・7タを低濃度にし、CIlbを小
さくすることができる.これらの効果により、HBTは
高速・高周波デバイスとしてBTよりも木質的に有利で
ある。しかしながら、それらの有利な点を有効に生かす
ためには、抵抗,容量の中でデバイスの各部分のサイズ
に依存した成分を小さくすること、エミッタ,ベース,
コレクタのコンタクト抵抗を低減することが必要である
.そのため、R,の低減のためには、電極金属とのコン
タクト抵抗を十分に小さくできる半導体材料を導入する
方法(たとえば、Aj!GaAs−GaAs系HBTで
はエミッタ上に高ドープのn’−1nC;aAsをエビ
タキシー形成する方法が用いられる),R,の低減のた
めにはR,の成分であるエミソタメサとベース電極との
距離に依存した抵抗成分を小さくするため、自己整合に
よりヘース電極をエミッタメサにサブミクロンのオーダ
で近接して形成する方法、Cbcの低減のためには、外
部ベース層を通してイオン注入し外部ベース下部のコレ
クタ層を絶縁化し、外部ベース領域の容I CIl+l
t+bcを小さくする方法が導入されている。第6図は
cbcを小さくするための従来構造である.AIGaA
s−GaAs系HBTにおいて、外部ヘースの下部のコ
レクタ層をイオン注入により絶縁化した構造例を示す。
半絶縁性のGaAs(S.1,4;aAs)7j板1の
上に、コレクタコンタクトを形成するための高ドープの
n型のGaAs (n’−GaAs)2. コレクタ
層となるn型にドープしたGaAs(n−GaAs)3
、・\−ス層となる高ドープのp型のCaAs(P’.
GaAs)4、エミノタとなるn型にドープしたΔlo
.xGao.7As(n−A1o.*Gao.qAS)
5、エミノタコンタクトを形成するための高ドーフ゜の
n型のGaAs(n’−GaAs)6をエヒ゜タキシー
形成した多層構造を用いて、エミンタメサ7、ベースメ
サ8、コレクタメサ9を形成し、外部ベース4bの下部
のコレクタ層が酸素イオン(O“)の注入により絶縁化
されており、エミノタ電極11、ベース電極l2、コレ
クタ電極l3が、それぞれ、n’−GaAs6a.P’
−GaAs4b,n9−GaAs2aの上に形成されて
いる.このため、C bcは、真性ベース領域4aに対
応した次式で表わされる接合容量Cjbc、 と、P’ −GaAs外部ベース4bとコレクタコンタ
クト層n’−GaAsではさまれた頷域の、次式で表わ
される平行平板コンデンサ容ii Cext,beεS CeXtlbc=B・・・・・・・(9)Wn ・・・・・・θω 但し、Aは接合部分の面積、Bは外部ベース領域の面積
、nはコレクタ濃度、Wnはコレククの厚さ、vbtは
ヘース・コレクク接合のビイルトイン電圧、■.はベー
ス・コレクタ接合にかかる電圧、εSはGaAsの誘電
率である. 外部ベースの下部のコレクタ層が絶縁化されない場合の
容量C’bcは次のように表わされる.・・・・・・U
υ 一般に大きく、BはAよりも数倍大きいため、C’bc
はCbCよりもかなり大きくなる。
上に、コレクタコンタクトを形成するための高ドープの
n型のGaAs (n’−GaAs)2. コレクタ
層となるn型にドープしたGaAs(n−GaAs)3
、・\−ス層となる高ドープのp型のCaAs(P’.
GaAs)4、エミノタとなるn型にドープしたΔlo
.xGao.7As(n−A1o.*Gao.qAS)
5、エミノタコンタクトを形成するための高ドーフ゜の
n型のGaAs(n’−GaAs)6をエヒ゜タキシー
形成した多層構造を用いて、エミンタメサ7、ベースメ
サ8、コレクタメサ9を形成し、外部ベース4bの下部
のコレクタ層が酸素イオン(O“)の注入により絶縁化
されており、エミノタ電極11、ベース電極l2、コレ
クタ電極l3が、それぞれ、n’−GaAs6a.P’
−GaAs4b,n9−GaAs2aの上に形成されて
いる.このため、C bcは、真性ベース領域4aに対
応した次式で表わされる接合容量Cjbc、 と、P’ −GaAs外部ベース4bとコレクタコンタ
クト層n’−GaAsではさまれた頷域の、次式で表わ
される平行平板コンデンサ容ii Cext,beεS CeXtlbc=B・・・・・・・(9)Wn ・・・・・・θω 但し、Aは接合部分の面積、Bは外部ベース領域の面積
、nはコレクタ濃度、Wnはコレククの厚さ、vbtは
ヘース・コレクク接合のビイルトイン電圧、■.はベー
ス・コレクタ接合にかかる電圧、εSはGaAsの誘電
率である. 外部ベースの下部のコレクタ層が絶縁化されない場合の
容量C’bcは次のように表わされる.・・・・・・U
υ 一般に大きく、BはAよりも数倍大きいため、C’bc
はCbCよりもかなり大きくなる。
発明が解決しようとする課題
従来の技術により、τ.Cの成分のうち、τ,は}IB
T個有の特徴として小さくでき、τ。とτ.は自己整合
技術の導入により小さくすることができるが、τ。の低
減が不十分であった。τ。の低滅のためには、(5)式
からわかるように、コレクタ空乏層の巾X。を小さくす
る必要がある,HBTでは、ベースが高ドープのため、
Xoは次のように表わされる. 従って、Xoを小さくするためには、nを大きくするこ
とが考えられるが、nを大きくすると、従来の構造では
Cext,beを小さくするために、コレクタ層の厚さ
を太き《する必要があるので、外部ヘースを通してのイ
オン注入により外部ベースを1員傷せずに外部ヘース下
部のコレクタ層を絶縁化するのが難しいという問題点が
あった.また、従来の構造では、バイアス電圧が増加す
ると、0ク式に従ってXcが増加し、その結果、chi
の減少による(6)式のτccの減少分よりも(5)式
のτ。の増加分が大きくなってτ.,cが増加し、ft
が減少するという問題点があった.このため、高いr,
を与えるバイアス電圧範囲が極めて狭《なり、回路設計
において問題点を有していた。また、バイアス電圧が変
動するスインチング動作において、高r,に対応した速
度が得られにくいという問題点があった。
T個有の特徴として小さくでき、τ。とτ.は自己整合
技術の導入により小さくすることができるが、τ。の低
減が不十分であった。τ。の低滅のためには、(5)式
からわかるように、コレクタ空乏層の巾X。を小さくす
る必要がある,HBTでは、ベースが高ドープのため、
Xoは次のように表わされる. 従って、Xoを小さくするためには、nを大きくするこ
とが考えられるが、nを大きくすると、従来の構造では
Cext,beを小さくするために、コレクタ層の厚さ
を太き《する必要があるので、外部ヘースを通してのイ
オン注入により外部ベースを1員傷せずに外部ヘース下
部のコレクタ層を絶縁化するのが難しいという問題点が
あった.また、従来の構造では、バイアス電圧が増加す
ると、0ク式に従ってXcが増加し、その結果、chi
の減少による(6)式のτccの減少分よりも(5)式
のτ。の増加分が大きくなってτ.,cが増加し、ft
が減少するという問題点があった.このため、高いr,
を与えるバイアス電圧範囲が極めて狭《なり、回路設計
において問題点を有していた。また、バイアス電圧が変
動するスインチング動作において、高r,に対応した速
度が得られにくいという問題点があった。
本発明のHBTの構造は、それらの課題を同時に解決す
るものである。
るものである。
課題を解決するための手段
HBTの外部ヘースの下部のコレクタ層が絶縁化される
従来のデバイス構造において、n型に均一ドープしたコ
レクタの代りに、高ドープのn型のドープしたうすい半
導体層(n” (thjn)N)を、それよりも低濃
度のn 1+ n 2にドープした半導体層ではさんだ
、n, nl (t h i n)n2型コレクタ構造
を用いる。
従来のデバイス構造において、n型に均一ドープしたコ
レクタの代りに、高ドープのn型のドープしたうすい半
導体層(n” (thjn)N)を、それよりも低濃
度のn 1+ n 2にドープした半導体層ではさんだ
、n, nl (t h i n)n2型コレクタ構造
を用いる。
作用
本発明のn,nl (thin)n2型コレクタ構造
は、HBTの性能向上に次のように作用する。
は、HBTの性能向上に次のように作用する。
n’ (thin)層は、数10人とうずくでよく、
バイアス電圧の増加による空乏層巾X。の増加をn,層
の厚さWn,以上に広げないようにし、τ,(−Xc/
2V,)を低減する働きをし、かつ、Cjbcの変動を
小さくする働きをする.また、極めてうすいため、外部
ベース下部のコレクタ層をイオン注入により絶縁化する
際容易に絶縁化できる.02層は低ドーピングでよく、
イオン注入による外部ベース下部の絶縁化を容易にして
、C ex t, beを低減する働きをする.01屡
は、その濃度n,と厚さW n Hを種々に調整して、
目的に応じたHBTの性能を得る役割を果す。たとえば
、Wn1の全域が空乏化するn1とW n ,の値にす
ることにより、τ。を小さくかつ一定にし、かつ、Cj
bcを一定にすることによりCbcを一定(但し、Cb
c= Cjbc + Cext.bcにおけるCext
.bcは、上記のようにn゛ (thin)n2横造の
特徴によりイオン注入により容易に一定にできる)とし
、τ.、τ0を一定にすることができる。このため、r
,のバイアスによる変化を平坦化することができる.ま
た、n1をかなりの高ドープにして、XoをWn,より
も小さくしても、Cext,bcを低減し、かつ、一定
にできるので、n,のみからなる通常型に比べτ。とτ
.を低滅でき、rtを大きくすることができる。
バイアス電圧の増加による空乏層巾X。の増加をn,層
の厚さWn,以上に広げないようにし、τ,(−Xc/
2V,)を低減する働きをし、かつ、Cjbcの変動を
小さくする働きをする.また、極めてうすいため、外部
ベース下部のコレクタ層をイオン注入により絶縁化する
際容易に絶縁化できる.02層は低ドーピングでよく、
イオン注入による外部ベース下部の絶縁化を容易にして
、C ex t, beを低減する働きをする.01屡
は、その濃度n,と厚さW n Hを種々に調整して、
目的に応じたHBTの性能を得る役割を果す。たとえば
、Wn1の全域が空乏化するn1とW n ,の値にす
ることにより、τ。を小さくかつ一定にし、かつ、Cj
bcを一定にすることによりCbcを一定(但し、Cb
c= Cjbc + Cext.bcにおけるCext
.bcは、上記のようにn゛ (thin)n2横造の
特徴によりイオン注入により容易に一定にできる)とし
、τ.、τ0を一定にすることができる。このため、r
,のバイアスによる変化を平坦化することができる.ま
た、n1をかなりの高ドープにして、XoをWn,より
も小さくしても、Cext,bcを低減し、かつ、一定
にできるので、n,のみからなる通常型に比べτ。とτ
.を低滅でき、rtを大きくすることができる。
実施例
以下本発明の一実施例について、図面を用いて詳細に説
明する。
明する。
半絶縁性のGaAs(S.I.−GaAs)1の上に、
5XIO’/cdのSiを不純物として含むn”−Ga
As2を6000人、n,の1度のSLを含み、厚さW
n ,のn2−GaAs3.5XlO■の濃度のS1
を含み、厚さWn’a n’−CaAs 4、n1の濃
度のSjを含み、厚さW n ,のn1−GaAs5、
IXIO”の濃度のBeを含み、厚さ1000人のP’
−GaAs6、1×10”の濃度のSiを含み、厚さ1
500人のn /’>e@.3 Gao.?Aa ?、
5X10”の濃度のSiを含むn’ −CaAs8を分
子線エビタキシー(MBE)により順次成長して第1図
(a)の多層構造材料を作成する.ついで、第1図(b
)のHBTを次のようにして作製する.SiOxのエミ
7タマスクを用いてエッチングしてエミンタメサ9を作
成し、P’−GaAs層6を露出し、この段階で上方か
ら酸素イオン(0゛)を注入し、3a,4a 5aか
らなるコレクタ頌域の周辺部3b,4b,5bを絶縁す
る。ついで、ベースメサ10,コレクタメサ1lをフォ
トリソグラフィーとエッチングにより形成し、さらにエ
ミノタ電極12、ベース電極l3、コレクタ電極l4を
通常の方法により形成する. 第2図(al , (b) , (C)は、それぞれ、
n,とWn1、バイアス電圧“Vbr V&C”に対
するコレクタ空乏層の巾X。.Xoを通過する電子の走
行時間τ。、単位面積あたりのベース・コレクタ接合容
量Cjbc/Aの変化を示したものである.点線はn゛
層4がある場合、実線はn,層5、n゛層4,n2層3
に代ってn1層のみからなる場合に対応する.第3図は
、n゜層4中の空乏層の広がり方を、Wn,−1500
人の場合について、“Vbl−Vbcおよびn1をパラ
メータとして示したものであり、n゜層4中への空乏層
の広がりは極めてわずかであり無視できることを示す.
従って、第2図(a)に示すように、空乏層Xcは,従
来構造の場合には02)式に従って増加し(図中実線)
、n゜層4のある場合には空乏層が01層4に到達する
”V>H VlclIl’までは0ク式に従って増加
し、それ以上の“vbt Vbc”では一定値Wn,
(図中の点線)となる.また、第2図ル》に示すように
、τ0は、従来構造の場合には、“Vbt V。”と
ともに、(5)式に従って増加し(図中の実線)、n″
114のある場合には、空乏層が09層4に到達する“
V.!−Vbc, ffi”までは(5)式に従って
増加し、それ以上の“V hL−V hc”ではWn,
/2V,の一定値(図中の点線)となる.また、第2図
(C)に示すように.Cjbc/Aは、従来構造の場合
には、(8)式に従って滅少しつづけ、n″層4のある
場合には、空乏層がn゜層4に到達する“Vbt V
b−, l“までは、(8)式に従って減少し、それ
以上の電圧ではε5/Wn,の一定値(図中の点線)と
なる.第4図は、外部ベース領域6bの下部のコレクタ
層が絶縁化された場合において、コレクタ領域の面積が
1、5XIQunr、外部ヘース頷域6bの下部の絶縁
領域の面積が2.5XlOμM、その厚さが5000人
の場合のベース・コレクタ間容量Cbcの“Vb+
V。”に対する変化を示したものである.コレクタ層が
11層のみからなる従来構造の場合には、C hcはO
[ll式に従って変化する(図中の実線).但し、Aは
!.5X10μイ、Bは2.5X10unfである n
,6層4がある場合には、CbCは、空乏層Xcがn゛
層4に到達する“V.t−V。,i”以上では一定値と
なる(図中の点m). τccは、(6)式のように表わされ、“Re+Rcは
”Vbt Vbc”に対してほぼ一定であるため、″
vbt Vbc”に対して第4図と同じ傾向で変化す
る. 第5図は、第4図と同じデバイス構造の場釡における“
τ。十τCゎ゜゜の“V h i V h e”に対
する変化を示したものであり、実線は従来の構造の場合
、点線はn゜層4を有する場合である.これは、第2図
ら》のτ。と第4図のC bcに“R,+R,を乗じて
得られるで.との和として得られる.但し.Re十Rc
−1 00とした場合である.図からわかるように、空
乏層Xcがn9層4に到達する“Vbr−Vhc.1″
以上の電圧で、 τ。+τ。
5XIO’/cdのSiを不純物として含むn”−Ga
As2を6000人、n,の1度のSLを含み、厚さW
n ,のn2−GaAs3.5XlO■の濃度のS1
を含み、厚さWn’a n’−CaAs 4、n1の濃
度のSjを含み、厚さW n ,のn1−GaAs5、
IXIO”の濃度のBeを含み、厚さ1000人のP’
−GaAs6、1×10”の濃度のSiを含み、厚さ1
500人のn /’>e@.3 Gao.?Aa ?、
5X10”の濃度のSiを含むn’ −CaAs8を分
子線エビタキシー(MBE)により順次成長して第1図
(a)の多層構造材料を作成する.ついで、第1図(b
)のHBTを次のようにして作製する.SiOxのエミ
7タマスクを用いてエッチングしてエミンタメサ9を作
成し、P’−GaAs層6を露出し、この段階で上方か
ら酸素イオン(0゛)を注入し、3a,4a 5aか
らなるコレクタ頌域の周辺部3b,4b,5bを絶縁す
る。ついで、ベースメサ10,コレクタメサ1lをフォ
トリソグラフィーとエッチングにより形成し、さらにエ
ミノタ電極12、ベース電極l3、コレクタ電極l4を
通常の方法により形成する. 第2図(al , (b) , (C)は、それぞれ、
n,とWn1、バイアス電圧“Vbr V&C”に対
するコレクタ空乏層の巾X。.Xoを通過する電子の走
行時間τ。、単位面積あたりのベース・コレクタ接合容
量Cjbc/Aの変化を示したものである.点線はn゛
層4がある場合、実線はn,層5、n゛層4,n2層3
に代ってn1層のみからなる場合に対応する.第3図は
、n゜層4中の空乏層の広がり方を、Wn,−1500
人の場合について、“Vbl−Vbcおよびn1をパラ
メータとして示したものであり、n゜層4中への空乏層
の広がりは極めてわずかであり無視できることを示す.
従って、第2図(a)に示すように、空乏層Xcは,従
来構造の場合には02)式に従って増加し(図中実線)
、n゜層4のある場合には空乏層が01層4に到達する
”V>H VlclIl’までは0ク式に従って増加
し、それ以上の“vbt Vbc”では一定値Wn,
(図中の点線)となる.また、第2図ル》に示すように
、τ0は、従来構造の場合には、“Vbt V。”と
ともに、(5)式に従って増加し(図中の実線)、n″
114のある場合には、空乏層が09層4に到達する“
V.!−Vbc, ffi”までは(5)式に従って
増加し、それ以上の“V hL−V hc”ではWn,
/2V,の一定値(図中の点線)となる.また、第2図
(C)に示すように.Cjbc/Aは、従来構造の場合
には、(8)式に従って滅少しつづけ、n″層4のある
場合には、空乏層がn゜層4に到達する“Vbt V
b−, l“までは、(8)式に従って減少し、それ
以上の電圧ではε5/Wn,の一定値(図中の点線)と
なる.第4図は、外部ベース領域6bの下部のコレクタ
層が絶縁化された場合において、コレクタ領域の面積が
1、5XIQunr、外部ヘース頷域6bの下部の絶縁
領域の面積が2.5XlOμM、その厚さが5000人
の場合のベース・コレクタ間容量Cbcの“Vb+
V。”に対する変化を示したものである.コレクタ層が
11層のみからなる従来構造の場合には、C hcはO
[ll式に従って変化する(図中の実線).但し、Aは
!.5X10μイ、Bは2.5X10unfである n
,6層4がある場合には、CbCは、空乏層Xcがn゛
層4に到達する“V.t−V。,i”以上では一定値と
なる(図中の点m). τccは、(6)式のように表わされ、“Re+Rcは
”Vbt Vbc”に対してほぼ一定であるため、″
vbt Vbc”に対して第4図と同じ傾向で変化す
る. 第5図は、第4図と同じデバイス構造の場釡における“
τ。十τCゎ゜゜の“V h i V h e”に対
する変化を示したものであり、実線は従来の構造の場合
、点線はn゜層4を有する場合である.これは、第2図
ら》のτ。と第4図のC bcに“R,+R,を乗じて
得られるで.との和として得られる.但し.Re十Rc
−1 00とした場合である.図からわかるように、空
乏層Xcがn9層4に到達する“Vbr−Vhc.1″
以上の電圧で、 τ。+τ。
は一定値(図中の点線)となり、従来の構造の場合より
も小さな値を示す.これは、Cbcは第4図に示すよう
に従来構造の方が少し小さくなるが、τ0が第21!l
(ロ)に示すように従来構造の方が相当大きくなるため
に生じる,Wn1とn1を適当に選ぶことにより、かな
り小さい“Vb.−Vbc,j!”以上の電圧で“τ。
も小さな値を示す.これは、Cbcは第4図に示すよう
に従来構造の方が少し小さくなるが、τ0が第21!l
(ロ)に示すように従来構造の方が相当大きくなるため
に生じる,Wn1とn1を適当に選ぶことにより、かな
り小さい“Vb.−Vbc,j!”以上の電圧で“τ。
+τcc“を一定にすることができる.
従来構造と本構造のエミッタとベースの構造が同一であ
る場合には、(4)式のτ6は同一となり、C ahも
同一となる.(3)式のτ。において、Cabは上記の
ように一定となり、Cbcは同一でないが、■oが大き
い場合には、τ6の“V,.−V。″に対する変化はτ
1に対して小さくほぼ一定となる.従って、(2》弐の
τ.い従って楡の“vbt Vhcに対する変化は、
ほとんど“τ0+τ。′の変化のみに依存する.従って
.Wn,と11を適当に選ぶことにより、かなり小さい
“V,,−V,,,l”以上の電圧でf,を一定にする
ことができる.本構造では、n2層はCext.bcを
低減するために設けてあり、これはこの部分のコレクタ
抵抗が悪影響を及ぼさない程度に低4度にすることがで
き、2X10’/c+Jあるいはそれ以下にできるため
、2X40II/c−の0゛イオンで絶縁化できる。
る場合には、(4)式のτ6は同一となり、C ahも
同一となる.(3)式のτ。において、Cabは上記の
ように一定となり、Cbcは同一でないが、■oが大き
い場合には、τ6の“V,.−V。″に対する変化はτ
1に対して小さくほぼ一定となる.従って、(2》弐の
τ.い従って楡の“vbt Vhcに対する変化は、
ほとんど“τ0+τ。′の変化のみに依存する.従って
.Wn,と11を適当に選ぶことにより、かなり小さい
“V,,−V,,,l”以上の電圧でf,を一定にする
ことができる.本構造では、n2層はCext.bcを
低減するために設けてあり、これはこの部分のコレクタ
抵抗が悪影響を及ぼさない程度に低4度にすることがで
き、2X10’/c+Jあるいはそれ以下にできるため
、2X40II/c−の0゛イオンで絶縁化できる。
また、n゛は5XlO”の濃度の場合、第3図からわか
るように数10人の厚さがあれば、かなりひろい“V,
,−V,c”において、空乏層がn゛をつきぬけること
がないので、十分の厚さであり、IXIO”/cd以下
のイオン注入で容易に、かつ、外部ベースに悪影響を及
ぼさずに絶縁化できる.また、ni層についても、W
n ,は2000人あるいはそれ以下にするため、n1
が小さいときは2XlO’/cj以下のイオン注入によ
り、n1が大きいときでもIXIO”以下のイオン注入
で容易に絶縁化できる.これに対して,従来構造の場合
には、コレクタが厚さの大きい均一ドープの01で構成
されるため、n1を高濃度にすると、外部ベースに悪影
響を及ぼさずに絶縁化することが難しくなる. 実施例においては、本発明の構造として、AlGaAs
−GaAs系の材料を用いているが、他の材料系の}{
BTでも、またホモ接合のバイボーラトランジスタでも
通用できることは勿論のことである. 発明の効果 n1 n” (thin)n2型のコレクタと外部ベ
ース下部のコレクタ層が絶縁化された構造を有する本発
明のHBTでは、τ。を小さく、かつバイアス電圧に対
す,る変化を平坦化し、さらに、τe(を小さく、かつ
、バイアス電圧に対する変化を平坦化することができる
ため、τ1を小さくし、かつ、バイアス電圧に対する変
化を平坦化することができる。これにより、ii流利得
遮断周波数f,を大きくし、かつ、バイアスによる変化
を平坦化することができ、高周波回路への応用に適した
高周波特性の良いH B Tが作製できる。
るように数10人の厚さがあれば、かなりひろい“V,
,−V,c”において、空乏層がn゛をつきぬけること
がないので、十分の厚さであり、IXIO”/cd以下
のイオン注入で容易に、かつ、外部ベースに悪影響を及
ぼさずに絶縁化できる.また、ni層についても、W
n ,は2000人あるいはそれ以下にするため、n1
が小さいときは2XlO’/cj以下のイオン注入によ
り、n1が大きいときでもIXIO”以下のイオン注入
で容易に絶縁化できる.これに対して,従来構造の場合
には、コレクタが厚さの大きい均一ドープの01で構成
されるため、n1を高濃度にすると、外部ベースに悪影
響を及ぼさずに絶縁化することが難しくなる. 実施例においては、本発明の構造として、AlGaAs
−GaAs系の材料を用いているが、他の材料系の}{
BTでも、またホモ接合のバイボーラトランジスタでも
通用できることは勿論のことである. 発明の効果 n1 n” (thin)n2型のコレクタと外部ベ
ース下部のコレクタ層が絶縁化された構造を有する本発
明のHBTでは、τ。を小さく、かつバイアス電圧に対
す,る変化を平坦化し、さらに、τe(を小さく、かつ
、バイアス電圧に対する変化を平坦化することができる
ため、τ1を小さくし、かつ、バイアス電圧に対する変
化を平坦化することができる。これにより、ii流利得
遮断周波数f,を大きくし、かつ、バイアスによる変化
を平坦化することができ、高周波回路への応用に適した
高周波特性の良いH B Tが作製できる。
第l図は本発明のH B Tを形成するための多層構造
材料およびHBTの構造を示す断面図、第2図5第3図
,第4図,第5回は本発明の構造と従来構造のHBTに
おける、空乏層巾X。、コレクタ空乏層走行時間τ。、
単位面積あたりのベース・コレクタ接合容量、n’
(thin)層中への空乏層の広がり、ベース・コレク
タ間容it c hいおよびτ。とコレクタ空乏層の充
電時間τ.との和、の比較を、バイアス電圧“■ゎI
Vbc sコレクタ層の濃度n,と厚さWn,をパ
ラメータとして示したグラフ、第6図は従来のHBTの
構造を示す断面図である. l・・・・・・半絶縁性のGaAs基板、2・・・・・
・コレクタコンタクトを形成するためのn0〜GaAs
、3・・・・・・低不純物4度の02−GaAs、3a
・・・・・3のコレクタ碩域形成部分、3b・・・・・
・3の絶縁化頷域、4・・・・・・うすいn” −Ga
As.4a・・・・・・4のコレクタ領域形成部分、4
b・・・・・・4の絶縁化領域、訃・・・・・コレクタ
を形成するためのn,−GaAs、5a・・・・・・5
のコレクタ領域形成部分、5b・・・・・・5の絶縁化
領域、6・・・・・・ベースを形成するためのP’−G
aAS,6a・・・・・・真性ベース領域、6b・・・
・・・外部ベース領域、7・・・・・・エミッタを形成
するためのn−Affi6.z Gas.. As,
7 a=1のエミッタ領域、8・・・・・・エミッタコ
ンタクトを形成するためのn”−GaAs,9・・・・
・・エミッタメサ、10・・・・・・ベースメサ、11
・・・・・・コレクタメサ、l2・・・・・・エミンタ
電極、l3・・・・・・ベース電極、l4・・・・・・
コレクタ電極、l5・・・・・・コレクタを形成するた
めのn−GaAs,15a・・・・・・15のコレクタ
形成部分、15b・・・・・・15の絶縁イビ領域。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はかl名ィ一一雫叶
a本!Gシ→5五丁灸 2・−−『−らAsコし79】ン9?レ12α−−−2
のドラシ9χl1動1kF考會一一j−−Jt−GaA
5コL7夕層 k−・−3リフLクタ勤乍々頁べ h−−−3句#!$1化傾べ 4b−−−4 りJ四辷』1&イ【峠t91,5−−n
+−GaAjコしワタ1 14−一−コし7々t本k てコ一一一項i手のコしワタ’2f.fJJ?l}8M
・軟i−−・h丁{tの・1フ’jシ丁W。,0シ!{
トVbH Vbe (V) ml−J+le7rH”m5H 虞緑−+.n ,Jバラt L l d 8Vbi −
Vbc 7セ、AL−−nJ u’s%Wr++errvjyk
Vbi一bc (V) 図 nl−一一−1の不μl迦導蔑 Vbi −Vbe−−バイアス麩 Vbi Vbc (V) n,−・一柘1の工料物5裏賀 Wn+−−n+.is4二 f級−l’+1% t e l: ..% r + d
4A.tl−/11.1〜%:I’CWn4+Vbi
−Vbc (V) Cbc−−−’r・スコLクタ31 Wru −−n+llk/IH 實1%− n I4 21’ t41=71 sI t
lx%.起tL.−.n劃のノ1z〆Wn I /l
x.* 6bi−bc (VJ {−4t’l縁村ら眉5{仮 2(L−−−n’GtLA’;:ILク+コ:ity7
卜鷺ECL−−−P”−CJユハ5真不τN〜又暢1べ
Eb−−−P−イ−λハ5Q}庄やへ゜一又仝看j号(
7α−一〜n−,U6.z’jな。,745エミ−,9
々々柩,8α−・ハ”−GrtA5エミ・ソタコ)ダク
ド寿女一刈11−−−コし”l’/−1t r2−−一エミ・/夕膚ユトk I3−−−へ′−ズ噴に至〜 !+−−〜コし/79t不仮 f5cL−− n−CrcLAs ]ム7ダ頭1咬f5
B−−−n−(raAsa> jと!!;At44At
bb
材料およびHBTの構造を示す断面図、第2図5第3図
,第4図,第5回は本発明の構造と従来構造のHBTに
おける、空乏層巾X。、コレクタ空乏層走行時間τ。、
単位面積あたりのベース・コレクタ接合容量、n’
(thin)層中への空乏層の広がり、ベース・コレク
タ間容it c hいおよびτ。とコレクタ空乏層の充
電時間τ.との和、の比較を、バイアス電圧“■ゎI
Vbc sコレクタ層の濃度n,と厚さWn,をパ
ラメータとして示したグラフ、第6図は従来のHBTの
構造を示す断面図である. l・・・・・・半絶縁性のGaAs基板、2・・・・・
・コレクタコンタクトを形成するためのn0〜GaAs
、3・・・・・・低不純物4度の02−GaAs、3a
・・・・・3のコレクタ碩域形成部分、3b・・・・・
・3の絶縁化頷域、4・・・・・・うすいn” −Ga
As.4a・・・・・・4のコレクタ領域形成部分、4
b・・・・・・4の絶縁化領域、訃・・・・・コレクタ
を形成するためのn,−GaAs、5a・・・・・・5
のコレクタ領域形成部分、5b・・・・・・5の絶縁化
領域、6・・・・・・ベースを形成するためのP’−G
aAS,6a・・・・・・真性ベース領域、6b・・・
・・・外部ベース領域、7・・・・・・エミッタを形成
するためのn−Affi6.z Gas.. As,
7 a=1のエミッタ領域、8・・・・・・エミッタコ
ンタクトを形成するためのn”−GaAs,9・・・・
・・エミッタメサ、10・・・・・・ベースメサ、11
・・・・・・コレクタメサ、l2・・・・・・エミンタ
電極、l3・・・・・・ベース電極、l4・・・・・・
コレクタ電極、l5・・・・・・コレクタを形成するた
めのn−GaAs,15a・・・・・・15のコレクタ
形成部分、15b・・・・・・15の絶縁イビ領域。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はかl名ィ一一雫叶
a本!Gシ→5五丁灸 2・−−『−らAsコし79】ン9?レ12α−−−2
のドラシ9χl1動1kF考會一一j−−Jt−GaA
5コL7夕層 k−・−3リフLクタ勤乍々頁べ h−−−3句#!$1化傾べ 4b−−−4 りJ四辷』1&イ【峠t91,5−−n
+−GaAjコしワタ1 14−一−コし7々t本k てコ一一一項i手のコしワタ’2f.fJJ?l}8M
・軟i−−・h丁{tの・1フ’jシ丁W。,0シ!{
トVbH Vbe (V) ml−J+le7rH”m5H 虞緑−+.n ,Jバラt L l d 8Vbi −
Vbc 7セ、AL−−nJ u’s%Wr++errvjyk
Vbi一bc (V) 図 nl−一一−1の不μl迦導蔑 Vbi −Vbe−−バイアス麩 Vbi Vbc (V) n,−・一柘1の工料物5裏賀 Wn+−−n+.is4二 f級−l’+1% t e l: ..% r + d
4A.tl−/11.1〜%:I’CWn4+Vbi
−Vbc (V) Cbc−−−’r・スコLクタ31 Wru −−n+llk/IH 實1%− n I4 21’ t41=71 sI t
lx%.起tL.−.n劃のノ1z〆Wn I /l
x.* 6bi−bc (VJ {−4t’l縁村ら眉5{仮 2(L−−−n’GtLA’;:ILク+コ:ity7
卜鷺ECL−−−P”−CJユハ5真不τN〜又暢1べ
Eb−−−P−イ−λハ5Q}庄やへ゜一又仝看j号(
7α−一〜n−,U6.z’jな。,745エミ−,9
々々柩,8α−・ハ”−GrtA5エミ・ソタコ)ダク
ド寿女一刈11−−−コし”l’/−1t r2−−一エミ・/夕膚ユトk I3−−−へ′−ズ噴に至〜 !+−−〜コし/79t不仮 f5cL−− n−CrcLAs ]ム7ダ頭1咬f5
B−−−n−(raAsa> jと!!;At44At
bb
Claims (1)
- n型のコレクタ、P型のベース、n型のエミッタをこ
の順序で基板の上に有するヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタのコレクタにおいて、n型層にはさまれた高ドー
プのn型のうすい層を有し、かつ、外部ベース領域の下
部のコレクタ層が絶縁化された構造を有することを特徴
とするヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1056847A JPH02235341A (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1056847A JPH02235341A (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02235341A true JPH02235341A (ja) | 1990-09-18 |
Family
ID=13038807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1056847A Pending JPH02235341A (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02235341A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5445976A (en) * | 1994-08-09 | 1995-08-29 | Texas Instruments Incorporated | Method for producing bipolar transistor having reduced base-collector capacitance |
| US5525818A (en) * | 1992-08-31 | 1996-06-11 | Texas Instruments Incorporated | Reducing extrinsic base-collector capacitance |
| US5702958A (en) * | 1994-08-09 | 1997-12-30 | Texas Instruments Incorporated | Method for the fabrication of bipolar transistors |
-
1989
- 1989-03-08 JP JP1056847A patent/JPH02235341A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5525818A (en) * | 1992-08-31 | 1996-06-11 | Texas Instruments Incorporated | Reducing extrinsic base-collector capacitance |
| US5789301A (en) * | 1992-08-31 | 1998-08-04 | Triquint Semiconductor, Inc. | Method for reducing extrinsic base-collector capacitance |
| US5445976A (en) * | 1994-08-09 | 1995-08-29 | Texas Instruments Incorporated | Method for producing bipolar transistor having reduced base-collector capacitance |
| EP0703607A2 (en) | 1994-08-09 | 1996-03-27 | Texas Instruments Incorporated | Bipolar transistor and method for manufacturing the same |
| US5702958A (en) * | 1994-08-09 | 1997-12-30 | Texas Instruments Incorporated | Method for the fabrication of bipolar transistors |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH05259443A (ja) | 絶縁ゲート型半導体装置 | |
| JPH02126682A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPS5943097B2 (ja) | 半導体デバイス | |
| US9899502B2 (en) | Bipolar junction transistor layout structure | |
| JP6676008B2 (ja) | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ | |
| US4511912A (en) | Semiconductor element | |
| JP2017195388A5 (ja) | ||
| JP2017195386A5 (ja) | ||
| JPH02235341A (ja) | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ | |
| JPH0665217B2 (ja) | トランジスタ | |
| JPS59103389A (ja) | 超伝導素子及びその製法 | |
| JPS6242569A (ja) | 電界効果型トランジスタ | |
| JP3373386B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| KR101435479B1 (ko) | 반도체 소자 및 그의 제조방법 | |
| JP2576173B2 (ja) | 絶縁ゲート型半導体装置 | |
| JPH01214164A (ja) | 共鳴トンネリングトランジスタ | |
| JPH1140574A (ja) | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ | |
| JPH01149465A (ja) | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ | |
| JP2687434B2 (ja) | 超伝導ベーストランジスタとその動作方法 | |
| JPS6134979A (ja) | 熱電子放射型静電誘導トランジスタ | |
| JP3395282B2 (ja) | 定電圧発生装置 | |
| JPH03105925A (ja) | 半導体装置 | |
| Liu | Heterostructure Bipolar Transistors (HBTs) | |
| JPS6134980A (ja) | 半導体集積回路 | |
| JPH04206736A (ja) | 電界効果型半導体装置 |