JPH02288337A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH02288337A JPH02288337A JP1109613A JP10961389A JPH02288337A JP H02288337 A JPH02288337 A JP H02288337A JP 1109613 A JP1109613 A JP 1109613A JP 10961389 A JP10961389 A JP 10961389A JP H02288337 A JPH02288337 A JP H02288337A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D10/00—Bipolar junction transistors [BJT]
- H10D10/80—Heterojunction BJTs
Landscapes
- Light Receiving Elements (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。
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、半導体装置に関する。
［従来の技術］
ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（以下、ＨＢＴ）は
、エミッタ領域の禁制帯幅をベース領域の禁制帯幅より
も大きくとることにより、ベースからエミッタへキャリ
アの注入を阻止すると同時にベース厚を薄く、かつベー
スのドーピング温度を高くしてベース抵抗を低減できる
ため、トランジスタの増幅率と動作速度を増大させるこ
とができる。このため近年ＨＢＴの開発が盛んになって
きた０例えば、 「電子材料Ｊ１９８７年１月号ｐｐ、
７１に示すようなＡ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ｇ ａ
Ａ ｓ系ＨＢ Ｔ、 Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ｖｏｌ、５２ （１０）、
ＰＰ、８２２ （１９８８）に示すような Ｇ ａ
Ａ ｓ ／ Ｓｉ系ＨＢ Ｔ％ＩＥＥＥ Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｌｅｔｔｅｒｓｖｏｌ、 ９ （
４）、 １６５ （１９８８）、 Ａｐｐｌｉｅｄ
ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ ｖｏｌ、５２ （１
１）、ｐｐ、８９５ （１９８８）等に示すような
Ｓｉ／ＧｅＳｉ系ＨＢ Ｔ、 ＩＥＥＥ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅ Ｌｅｔｔｅｒｓ ｖｏｌ、
９ （２）、 ８７ （１９８８）に示すようなβ−８
ｉ Ｃ／ Ｓ ｉ系ＨＢＴ等様々なＨＢＴの試作が行わ
れている。
、エミッタ領域の禁制帯幅をベース領域の禁制帯幅より
も大きくとることにより、ベースからエミッタへキャリ
アの注入を阻止すると同時にベース厚を薄く、かつベー
スのドーピング温度を高くしてベース抵抗を低減できる
ため、トランジスタの増幅率と動作速度を増大させるこ
とができる。このため近年ＨＢＴの開発が盛んになって
きた０例えば、 「電子材料Ｊ１９８７年１月号ｐｐ、
７１に示すようなＡ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ｇ ａ
Ａ ｓ系ＨＢ Ｔ、 Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ｖｏｌ、５２ （１０）、
ＰＰ、８２２ （１９８８）に示すような Ｇ ａ
Ａ ｓ ／ Ｓｉ系ＨＢ Ｔ％ＩＥＥＥ Ｅｌｅｃｔｒ
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４）、 １６５ （１９８８）、 Ａｐｐｌｉｅｄ
ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ ｖｏｌ、５２ （１
１）、ｐｐ、８９５ （１９８８）等に示すような
Ｓｉ／ＧｅＳｉ系ＨＢ Ｔ、 ＩＥＥＥ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅ Ｌｅｔｔｅｒｓ ｖｏｌ、
９ （２）、 ８７ （１９８８）に示すようなβ−８
ｉ Ｃ／ Ｓ ｉ系ＨＢＴ等様々なＨＢＴの試作が行わ
れている。
［発明が解決しようとする課題］
ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系等の化合物半導体ＨＢＴでは
、ワイドバンドギャップエミッタの作製に、分子線気相
成長法（ＭＢＥ）、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶ
Ｄ）等を用いて結晶性の高いエミッタを作製しているの
で高性能のＨＢＴを作製可能な反面、既存のＳｉ半導体
プロセスとは馴染み難く、作製装置も高価であるという
問題点を有シティた。 一方、 １９Ｂ７１ＥＤＭ
ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔ ｐｐ、１８６−
１９３、 １９８４ ＩＥＤＭ Ｔｅｃｈｎｉｃ
ａｌＤｉｇｅｓｔ ｐｐ、７４６等に示すように、ワイ
ドバンドギャップエミッタを、非晶質Ｓｉ、非晶質Ｓｉ
Ｃや微結晶Ｓｉで作製する試みもある。この試みでは非
晶質Ｓｉ、非晶質ＳｉＣや微結晶Ｓｉの作製をプラズマ
ＣＶＤ法を用いているので比較的安価にＨＢＴを作製で
きる。しかし、非晶質Ｓｉ、微結晶Ｓｉはキャリアの移
動度が小さく、熱的安定性にも問題がある。一方弁晶質
ＳｉＣは、耐熱性は高いがキャリアの移動度はやはり小
さく、抵抗値も高いため、エミッタ材料として用いるに
は好適でないという問題点があった。
、ワイドバンドギャップエミッタの作製に、分子線気相
成長法（ＭＢＥ）、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶ
Ｄ）等を用いて結晶性の高いエミッタを作製しているの
で高性能のＨＢＴを作製可能な反面、既存のＳｉ半導体
プロセスとは馴染み難く、作製装置も高価であるという
問題点を有シティた。 一方、 １９Ｂ７１ＥＤＭ
ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔ ｐｐ、１８６−
１９３、 １９８４ ＩＥＤＭ Ｔｅｃｈｎｉｃ
ａｌＤｉｇｅｓｔ ｐｐ、７４６等に示すように、ワイ
ドバンドギャップエミッタを、非晶質Ｓｉ、非晶質Ｓｉ
Ｃや微結晶Ｓｉで作製する試みもある。この試みでは非
晶質Ｓｉ、非晶質ＳｉＣや微結晶Ｓｉの作製をプラズマ
ＣＶＤ法を用いているので比較的安価にＨＢＴを作製で
きる。しかし、非晶質Ｓｉ、微結晶Ｓｉはキャリアの移
動度が小さく、熱的安定性にも問題がある。一方弁晶質
ＳｉＣは、耐熱性は高いがキャリアの移動度はやはり小
さく、抵抗値も高いため、エミッタ材料として用いるに
は好適でないという問題点があった。
本発明は以上の問題点を解決するもので、その目的は低
コストで高性能のＨＢＴを提供することにある。
コストで高性能のＨＢＴを提供することにある。
［課題を解決するための手段］
本発明の半導体装置は、
エミッタ領域、ベース領域、コレクタ領域を有する半導
体装置において、エミッタ領域にダイアモンドを用いた
ことを特徴とする。
体装置において、エミッタ領域にダイアモンドを用いた
ことを特徴とする。
［実施例］
第１図に本発明のＨＢＴの製造工程図を示す。
ＨＢＴの作製には標準的なＳｉプロセスを適用した。以
下にｐｎｐ型ＨＢＴを例に取り、製造工程を説明する。
下にｐｎｐ型ＨＢＴを例に取り、製造工程を説明する。
７Ωａｍ（１１１）Ｐ型のＳＬ基板１００を熱酸化し、
酸化膜１０２を形成する。ベース領域に対応する場所の
酸化膜をフォトエツチングで除き開口部を作る。 Ｐ
９イオンを ５ｘｌＯ″〜１ｘｌＯ１５／ｃｍ２の温度
でイオン打ち込みし、９００〜１２００’Ｃで３０分再
び熱酸化してイオンを活性化させ、ベース領域１０１を
作る（第１図（ａ））、 次にエミッタ領域の酸化膜
をフォトエツチングで除き、この上にダイアモンドエミ
ッタ１０３を作製する。ベース表面の自然酸化膜を除去
するため、エミッタ成膜装置内導入直前にＨＦでライト
エツチングを施した。
酸化膜１０２を形成する。ベース領域に対応する場所の
酸化膜をフォトエツチングで除き開口部を作る。 Ｐ
９イオンを ５ｘｌＯ″〜１ｘｌＯ１５／ｃｍ２の温度
でイオン打ち込みし、９００〜１２００’Ｃで３０分再
び熱酸化してイオンを活性化させ、ベース領域１０１を
作る（第１図（ａ））、 次にエミッタ領域の酸化膜
をフォトエツチングで除き、この上にダイアモンドエミ
ッタ１０３を作製する。ベース表面の自然酸化膜を除去
するため、エミッタ成膜装置内導入直前にＨＦでライト
エツチングを施した。
ｐ型ダイアモンドエミッタは、ＣＨ４ガス、Ｈ２ガス、
Ｂ２Ｈ６ガスの混合ガスを用いてＤＣプラズマＣＶＤ法
で作製した。放電用の直流印加電圧は１ｋＶ、 基板
温度は８００℃、内圧は約２００Ｔｏｒｒで行い、約３
μｍの膜厚に成膜した。エミッタを０２プラズマによる
エツチングでパタニングした後、ベース領域とのコンタ
クトホールを空け、電極取り出し用ＡＩをスパッタし、
フォトリソグラフィでパタニングしてＨＢＴの完成とな
る（第１図（ｃ））、１０５はエミッタ電極、１０６は
ベース電極、１０７はコレクタ電極を示す、この様にし
て作成したダイアモンドエミッタは、多結晶Ｓｉの２倍
以上の高い正孔移動度を持ちながら、耐熱性に優れると
いう長所を持っている。
Ｂ２Ｈ６ガスの混合ガスを用いてＤＣプラズマＣＶＤ法
で作製した。放電用の直流印加電圧は１ｋＶ、 基板
温度は８００℃、内圧は約２００Ｔｏｒｒで行い、約３
μｍの膜厚に成膜した。エミッタを０２プラズマによる
エツチングでパタニングした後、ベース領域とのコンタ
クトホールを空け、電極取り出し用ＡＩをスパッタし、
フォトリソグラフィでパタニングしてＨＢＴの完成とな
る（第１図（ｃ））、１０５はエミッタ電極、１０６は
ベース電極、１０７はコレクタ電極を示す、この様にし
て作成したダイアモンドエミッタは、多結晶Ｓｉの２倍
以上の高い正孔移動度を持ちながら、耐熱性に優れると
いう長所を持っている。
ベース・エミッタ間に順バイアス、ベース・コレクタ間
に逆バイアスが印加された活性領域動作の場合を考える
。Ｎｅ％ Ｎｂをそれぞれエミッタ、ベース領域の不純
物濃度、ベースとエミッタとの禁制帯幅の差をΔＥｇと
すると、ベース・エミッタ接合を通過する正孔電流Ｉｐ
と電子電流Ｉｎの比（電流増幅率の最大値に相当）は、
一般にｘｅｘｐ （ΔＥｇ／ｋＴ） （１）で
表される。Ａは比例定数、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶
対温度である。 本実施例の場合、エミッタの禁制帯
幅は約５．５ｅＶ、ベース領域の禁制帯幅は１．１ｅＶ
だから、 ΔＥｇ＝４．４ｅＶとなる。一般に、△Ｅ
ｇ＞０．６５ｅＶであれば電子電流Ｉｎがベースに注入
されるのを阻止できるとされているので、この場合は十
分である。 （１）式かられかるように、ｅｘｐ （Δ
Ｅｇ／ｋＴ）の値をＮｅ／Ｎｂとは独立に大きくとれる
ので、Ｎｅ／Ｎｂの値が小さい、即ち高温度のベース温
度であっても高い電流増幅率が得られる。
に逆バイアスが印加された活性領域動作の場合を考える
。Ｎｅ％ Ｎｂをそれぞれエミッタ、ベース領域の不純
物濃度、ベースとエミッタとの禁制帯幅の差をΔＥｇと
すると、ベース・エミッタ接合を通過する正孔電流Ｉｐ
と電子電流Ｉｎの比（電流増幅率の最大値に相当）は、
一般にｘｅｘｐ （ΔＥｇ／ｋＴ） （１）で
表される。Ａは比例定数、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶
対温度である。 本実施例の場合、エミッタの禁制帯
幅は約５．５ｅＶ、ベース領域の禁制帯幅は１．１ｅＶ
だから、 ΔＥｇ＝４．４ｅＶとなる。一般に、△Ｅ
ｇ＞０．６５ｅＶであれば電子電流Ｉｎがベースに注入
されるのを阻止できるとされているので、この場合は十
分である。 （１）式かられかるように、ｅｘｐ （Δ
Ｅｇ／ｋＴ）の値をＮｅ／Ｎｂとは独立に大きくとれる
ので、Ｎｅ／Ｎｂの値が小さい、即ち高温度のベース温
度であっても高い電流増幅率が得られる。
本実施例ではエミッタの作製にＤＣプラズマＣＶＤ法を
用いたが、マイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いることも
可能である。またドーパントにはジボランを用いたが、
粉末はう酸をメタノールに溶解し、これをアセトンで薄
めたものを気化させて反応ガスとし、熱フイラメントＣ
ＶＤ法によりＩｐ／Ｉｎ＝Ａ ｊ （Ｎｅ／Ｎｂ）ｐ
型ダイアモンドを合成する方法でもよい。また、Ｃ２Ｈ
２１０２／Ｂ２１（６混合ガスを大気中で燃焼させた燃
焼炎中に半導体基板を設置することによってもダイアモ
ンドを形成することが出来る。更に、ダイアモンドをｎ
型にドープすれば、ｎｐｎ型のバイポーラＨＢＴを作成
することももちろん可能になる。
用いたが、マイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いることも
可能である。またドーパントにはジボランを用いたが、
粉末はう酸をメタノールに溶解し、これをアセトンで薄
めたものを気化させて反応ガスとし、熱フイラメントＣ
ＶＤ法によりＩｐ／Ｉｎ＝Ａ ｊ （Ｎｅ／Ｎｂ）ｐ
型ダイアモンドを合成する方法でもよい。また、Ｃ２Ｈ
２１０２／Ｂ２１（６混合ガスを大気中で燃焼させた燃
焼炎中に半導体基板を設置することによってもダイアモ
ンドを形成することが出来る。更に、ダイアモンドをｎ
型にドープすれば、ｎｐｎ型のバイポーラＨＢＴを作成
することももちろん可能になる。
［発明の効果］
本発明によれば、Ｓｉ系ＨＢＴのへテロエミッタにダイ
アモンドを用いることにより、高移動度、低抵抗、高耐
熱性のエミッタを実現できる。しかもエミッタ成膜にＤ
ＣプラズマＣＶＤ法やマイクロ波プラズマＣＶＤ法など
のような、ＭＢＥ法に比べると比較的低コストで成膜で
きる方法を適用できる。従って、低コスト、高性能のＨ
ＢＴを実現できる。この様なダイアモンドエミッタは本
発明のようなＳｉ系ＨＢＴに限るわけではなく、ＧａＡ
ｓ系や、５ｉＧｅ系のようなＨＢＴにも応用できる。
アモンドを用いることにより、高移動度、低抵抗、高耐
熱性のエミッタを実現できる。しかもエミッタ成膜にＤ
ＣプラズマＣＶＤ法やマイクロ波プラズマＣＶＤ法など
のような、ＭＢＥ法に比べると比較的低コストで成膜で
きる方法を適用できる。従って、低コスト、高性能のＨ
ＢＴを実現できる。この様なダイアモンドエミッタは本
発明のようなＳｉ系ＨＢＴに限るわけではなく、ＧａＡ
ｓ系や、５ｉＧｅ系のようなＨＢＴにも応用できる。
本発明の半導体装置は以上のような利点があり、バイポ
ーラトランジスタ、充電変換素子をはじめとする半導体
素子全般に応用が可能である。
ーラトランジスタ、充電変換素子をはじめとする半導体
素子全般に応用が可能である。
第１図は本発明の半導体装置の製造工程図。
００・・・・・・・・・ｐ 型Ｓ ｌウェハ０１・・・
・・・・・・ベース領域 ０２・・・・・・・・・５ｉ０２膜 ０３・・・・・・・・・エミッタ ０４・・・・・・・・・エミッタ電極 ０５・・・・・・・・・ベース電極 ０６・・・・・・・・・コレクタ電極 以上 出願人セイコーエプソン株式会社 代理人弁理土鈴木喜三部（化１名）
・・・・・・ベース領域 ０２・・・・・・・・・５ｉ０２膜 ０３・・・・・・・・・エミッタ ０４・・・・・・・・・エミッタ電極 ０５・・・・・・・・・ベース電極 ０６・・・・・・・・・コレクタ電極 以上 出願人セイコーエプソン株式会社 代理人弁理土鈴木喜三部（化１名）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 エミッタ領域、ベース領域、コレクタ領域 を有する半導体装置において、 エミッタ領域にダイアモンドを用いたことを特徴とする
半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1109613A JPH02288337A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1109613A JPH02288337A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02288337A true JPH02288337A (ja) | 1990-11-28 |
Family
ID=14514737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1109613A Pending JPH02288337A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02288337A (ja) |
-
1989
- 1989-04-28 JP JP1109613A patent/JPH02288337A/ja active Pending
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