JPH05335327A - 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
- JPH05335327A JPH05335327A JP4134968A JP13496892A JPH05335327A JP H05335327 A JPH05335327 A JP H05335327A JP 4134968 A JP4134968 A JP 4134968A JP 13496892 A JP13496892 A JP 13496892A JP H05335327 A JPH05335327 A JP H05335327A
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- JP
- Japan
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- layer
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- impurities
- doped
- bipolar transistor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 格子間原子および原子空孔の少ないIII−
V族化合物を主成分とするnpn型のヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタを提供する。 【構成】 GaAs基板1の上にバッファ層2を介し
て、V族サイトを占めてドナーとなるSeをドーピング
したn- −GaAsのコレクタ層3が形成されている。
その上に、Cをドーピングしたp+ −AlGaAsのベ
ース層4、Seをドーピングしたn- −AlGaAsの
エミッタ層5、そして、n+ −AlGaAsのキャップ
層6が形成されている。さらに、コレクタ電極7、ベー
ス電極8、エミッタ電極9がそれぞれ形成され、III
−V族化合物を主成分とするnpn型のヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタが構成されている。本発明により、
コレクタ層3、ベース層4、エミッタ層5の各層の不純
物の拡散が抑止され、さらに、格子欠陥が著しく減少す
る。
V族化合物を主成分とするnpn型のヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタを提供する。 【構成】 GaAs基板1の上にバッファ層2を介し
て、V族サイトを占めてドナーとなるSeをドーピング
したn- −GaAsのコレクタ層3が形成されている。
その上に、Cをドーピングしたp+ −AlGaAsのベ
ース層4、Seをドーピングしたn- −AlGaAsの
エミッタ層5、そして、n+ −AlGaAsのキャップ
層6が形成されている。さらに、コレクタ電極7、ベー
ス電極8、エミッタ電極9がそれぞれ形成され、III
−V族化合物を主成分とするnpn型のヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタが構成されている。本発明により、
コレクタ層3、ベース層4、エミッタ層5の各層の不純
物の拡散が抑止され、さらに、格子欠陥が著しく減少す
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波や高速通信分
野などに使用される高速に動作するヘテロ接合バイポー
ラトランジスタに関する。
野などに使用される高速に動作するヘテロ接合バイポー
ラトランジスタに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の高速に動作する半導体素子として
AlGaAs/GaAs HBTのようなものが知られ
ている。そして、従来の技術における不純物の成分とし
て、「半導体への高濃度ドーピングとその物性 p.3
6」(91年7月5日 応用物理学会 応用電子物性分
科会)に記載されているように、n型層にはIV族のS
n、p型層にはII族のBe、Zn、Mg等が用いられ
るのが一般的である。
AlGaAs/GaAs HBTのようなものが知られ
ている。そして、従来の技術における不純物の成分とし
て、「半導体への高濃度ドーピングとその物性 p.3
6」(91年7月5日 応用物理学会 応用電子物性分
科会)に記載されているように、n型層にはIV族のS
n、p型層にはII族のBe、Zn、Mg等が用いられ
るのが一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】III−V族半導体に
対し、主にIII族サイトを占めるような不純物、すな
わち、主にIII族原子と置換する不純物をドーピング
したとき、この不純物がドナーとなるときは原子空孔に
よる欠陥が多く、逆にアクセプタとなるときは格子間原
子による欠陥が多量に導入されてしまう。また、主にV
族サイトを占めるような不純物をドーピングしたとき、
この不純物がドナーとなるときは格子間原子による欠陥
が多く、逆にアクセプタとなるときは原子空孔による欠
陥が多量に導入されてしまう。この結果、半導体内のキ
ャリャの移動度の低下や高濃度層の不純物の拡散が大き
くなり、素子の著しい信頼性の低下を招く。
対し、主にIII族サイトを占めるような不純物、すな
わち、主にIII族原子と置換する不純物をドーピング
したとき、この不純物がドナーとなるときは原子空孔に
よる欠陥が多く、逆にアクセプタとなるときは格子間原
子による欠陥が多量に導入されてしまう。また、主にV
族サイトを占めるような不純物をドーピングしたとき、
この不純物がドナーとなるときは格子間原子による欠陥
が多く、逆にアクセプタとなるときは原子空孔による欠
陥が多量に導入されてしまう。この結果、半導体内のキ
ャリャの移動度の低下や高濃度層の不純物の拡散が大き
くなり、素子の著しい信頼性の低下を招く。
【0004】具体的には、従来のGaAs系のHBTに
おいて、ベースに使用しているBeを高濃度にドーピン
グすると、電流を流しただけでBeが拡散してしまう。
これは「半導体への高濃度ドーピングとその物性 p.
36」(91年7月5日 応用物理学会 応用電子物性
分科会)に記載されている。
おいて、ベースに使用しているBeを高濃度にドーピン
グすると、電流を流しただけでBeが拡散してしまう。
これは「半導体への高濃度ドーピングとその物性 p.
36」(91年7月5日 応用物理学会 応用電子物性
分科会)に記載されている。
【0005】また、「J.Appl.Phys.,Vo
l.67,No.10,15 May 1990 p.
6153」にはイオン注入によるGaAsの格子欠陥に
対し、アニールを行っただけでは完全には回復せず、G
aサイトの原子空孔(VGa)が残っていることが示され
ている。
l.67,No.10,15 May 1990 p.
6153」にはイオン注入によるGaAsの格子欠陥に
対し、アニールを行っただけでは完全には回復せず、G
aサイトの原子空孔(VGa)が残っていることが示され
ている。
【0006】ベース層の不純物の拡散防止の対策とし
て、ベース層に用いる不純物にC(カーボン)を用いる
ことが提案されている。これによれば、ベース層の不純
物の拡散をある程度抑止することは可能であるが、n型
層の不純物の拡散に対しては何等効果を持たず、また、
格子欠陥を少なくすることもできない。
て、ベース層に用いる不純物にC(カーボン)を用いる
ことが提案されている。これによれば、ベース層の不純
物の拡散をある程度抑止することは可能であるが、n型
層の不純物の拡散に対しては何等効果を持たず、また、
格子欠陥を少なくすることもできない。
【0007】本発明は以上の問題に鑑み、ドーピングし
た不純物の拡散を抑止し、かつ、格子欠陥の少ないII
I−V族化合物を主成分とするnpn型のヘテロ接合バ
イポーラトランジスタを提供することを目的とする。
た不純物の拡散を抑止し、かつ、格子欠陥の少ないII
I−V族化合物を主成分とするnpn型のヘテロ接合バ
イポーラトランジスタを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】以上の問題を解決するた
め本発明は、III−V族化合物を主成分とするnpn
型のヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、主に
V族サイトを占めてドナーとなる不純物、すなわち、主
にIII族原子と置換してドナーとなる不純物がドーピ
ングされた半導体層をエピタキシャル成長することによ
り形成されたn型のエミッタ層およびコレクタ層と、主
にV族サイトを占めてアクセプタとなる不純物がドーピ
ングされた半導体層をエピタキシャル成長することによ
り形成されたp型のベース層とを有することを特徴とす
る。さらに、このドナーとなる不純物はSeであり、ア
クセプタとなる不純物はCであることを特徴としてもよ
い。
め本発明は、III−V族化合物を主成分とするnpn
型のヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、主に
V族サイトを占めてドナーとなる不純物、すなわち、主
にIII族原子と置換してドナーとなる不純物がドーピ
ングされた半導体層をエピタキシャル成長することによ
り形成されたn型のエミッタ層およびコレクタ層と、主
にV族サイトを占めてアクセプタとなる不純物がドーピ
ングされた半導体層をエピタキシャル成長することによ
り形成されたp型のベース層とを有することを特徴とす
る。さらに、このドナーとなる不純物はSeであり、ア
クセプタとなる不純物はCであることを特徴としてもよ
い。
【0009】
【作用】V族サイトを占めてドナーとなる不純物はV族
原子の格子間原子を形成し、またアクセプタとなる不純
物はV族原子の原子空孔を形成する。すなわち、本発明
により、ベース層にV族サイトを占めてアクセプタとな
る不純物をドーピングすることでV族サイトの原子空孔
が形成され、エミッタ層とコレクタ層とにV族サイトを
占めてドナーとなる不純物をドーピングすることでV族
原子の格子間原子が形成される。
原子の格子間原子を形成し、またアクセプタとなる不純
物はV族原子の原子空孔を形成する。すなわち、本発明
により、ベース層にV族サイトを占めてアクセプタとな
る不純物をドーピングすることでV族サイトの原子空孔
が形成され、エミッタ層とコレクタ層とにV族サイトを
占めてドナーとなる不純物をドーピングすることでV族
原子の格子間原子が形成される。
【0010】よって、ベース層内のV族サイトの原子空
孔と、エミッタ層とコレクタ層とのV族原子の格子間原
子とは互いに消滅する。
孔と、エミッタ層とコレクタ層とのV族原子の格子間原
子とは互いに消滅する。
【0011】
【実施例】本発明の実施例におけるnpn型のヘテロ接
合バイポーラトランジスタの断面図を図1に示す。
合バイポーラトランジスタの断面図を図1に示す。
【0012】GaAs基板1の上にバッファ層2を介し
て、V族サイトを占めてドナーとなるSeをドーピング
したn- −GaAsのコレクタ層3が形成されている。
その上に、Seと同じV族サイトを占めてアクセプタと
なるCをドーピングしたp+−AlGaAsのベース層
4が形成されている。さらにその上に、Seをドーピン
グしたn- −AlGaAsのエミッタ層5、そして、n
+ −AlGaAsのキャップ層6が形成されている。さ
らに、コレクタ電極7、ベース電極8、エミッタ電極9
がそれぞれ形成され、III−V族化合物を主成分とす
るnpn型のヘテロ接合バイポーラトランジスタが構成
されている。
て、V族サイトを占めてドナーとなるSeをドーピング
したn- −GaAsのコレクタ層3が形成されている。
その上に、Seと同じV族サイトを占めてアクセプタと
なるCをドーピングしたp+−AlGaAsのベース層
4が形成されている。さらにその上に、Seをドーピン
グしたn- −AlGaAsのエミッタ層5、そして、n
+ −AlGaAsのキャップ層6が形成されている。さ
らに、コレクタ電極7、ベース電極8、エミッタ電極9
がそれぞれ形成され、III−V族化合物を主成分とす
るnpn型のヘテロ接合バイポーラトランジスタが構成
されている。
【0013】Seのドーピングによりコレクタ層3とエ
ミッタ層5とに格子間原子11が導入され、また、Cの
ドーピングにより原子空孔10がベース層4に導入さ
れ、この原子空孔10と格子間原子11とはアニールが
行われていることにより互いに消滅している。これによ
り、コレクタ層3、ベース層4、エミッタ層5の各層の
不純物の拡散が抑止されており、さらに、格子欠陥を著
しく減少させた素子が得られる。
ミッタ層5とに格子間原子11が導入され、また、Cの
ドーピングにより原子空孔10がベース層4に導入さ
れ、この原子空孔10と格子間原子11とはアニールが
行われていることにより互いに消滅している。これによ
り、コレクタ層3、ベース層4、エミッタ層5の各層の
不純物の拡散が抑止されており、さらに、格子欠陥を著
しく減少させた素子が得られる。
【0014】この拡散防止のメカニズムを以下に説明す
る。
る。
【0015】一般に、III族サイトを占める不純物よ
りもV族サイトを占める不純物の方が拡散しにくいこと
が知られている。また、BeやZnの拡散の要因は、過
飽和に存在する格子間Ga原子(IGa)がGaサイトに
入っているBeやZnを弾き出して、そこに入ってしま
うキックアウト現象であることが知られいる。この現象
は、「J.Appl.Phys.,Vol.69,N
o.6,15 March 1991 p.3547」
(1991 American Institute
Of Physics)に記載されている。また、Si
等の拡散は原子空孔の影響によることが考えられる。こ
れらはIII族サイトを占める不純物の場合であるが、
V族サイトを占める不純物についても同様に、ドーピン
グした不純物の拡散は格子間原子および原子空孔の影響
を強く受けることが考えられる。
りもV族サイトを占める不純物の方が拡散しにくいこと
が知られている。また、BeやZnの拡散の要因は、過
飽和に存在する格子間Ga原子(IGa)がGaサイトに
入っているBeやZnを弾き出して、そこに入ってしま
うキックアウト現象であることが知られいる。この現象
は、「J.Appl.Phys.,Vol.69,N
o.6,15 March 1991 p.3547」
(1991 American Institute
Of Physics)に記載されている。また、Si
等の拡散は原子空孔の影響によることが考えられる。こ
れらはIII族サイトを占める不純物の場合であるが、
V族サイトを占める不純物についても同様に、ドーピン
グした不純物の拡散は格子間原子および原子空孔の影響
を強く受けることが考えられる。
【0016】よって、同じV族サイトを占める不純物を
ドーピングし、これらの格子間原子および原子空孔を互
いに消滅させて減少させることが、ドーピングした不純
物の拡散を抑える効果に繋がる。かつ、格子間原子と原
子空孔とを互いに消滅させることにより全体の格子欠陥
が減少し、素子の電気的安定度が良好となる。
ドーピングし、これらの格子間原子および原子空孔を互
いに消滅させて減少させることが、ドーピングした不純
物の拡散を抑える効果に繋がる。かつ、格子間原子と原
子空孔とを互いに消滅させることにより全体の格子欠陥
が減少し、素子の電気的安定度が良好となる。
【0017】以下、図2乃至図3に沿って本発明の実施
例の製造方法の説明を行う。
例の製造方法の説明を行う。
【0018】半絶縁性のGaAs基板1(図2(a))
に、バッファ層2としてn+ −GaAsをエピタキシャ
ル成長させ、その上にコレクタ層3として、Seをドー
ピングしたn- −GaAsをエピタキシャル成長させる
(図2(b))。Seのドーピングにより、コレクタ層
3にはV族原子の格子間原子11が導入されている。
に、バッファ層2としてn+ −GaAsをエピタキシャ
ル成長させ、その上にコレクタ層3として、Seをドー
ピングしたn- −GaAsをエピタキシャル成長させる
(図2(b))。Seのドーピングにより、コレクタ層
3にはV族原子の格子間原子11が導入されている。
【0019】さらに、コレクタ層3の上にベース層4と
して、コレクタ層3のSeと同じV族サイトを占めるC
をドーピングしたp+ −AlX Ga1-X As層をエピタ
キシャル成長させる(図2(c))。このベース層4
は、Alの含有量Xをコレクタ層3側で0、エミッタ層
5側で0.1としたグレーティング層である。また、C
のドーピングにより、ベース層4にはV族サイトの原子
空孔10が導入されている。
して、コレクタ層3のSeと同じV族サイトを占めるC
をドーピングしたp+ −AlX Ga1-X As層をエピタ
キシャル成長させる(図2(c))。このベース層4
は、Alの含有量Xをコレクタ層3側で0、エミッタ層
5側で0.1としたグレーティング層である。また、C
のドーピングにより、ベース層4にはV族サイトの原子
空孔10が導入されている。
【0020】エミッタ層5としてベース層4の上にSe
をドーピングしたn- −AlX Ga1-X Asをエピタキ
シャル成長させる。エミッタ層5は、Alの含有量Xを
ベース層4側で0.1、キャップ層6側で0.3として
形成されたグレーティング層である。ここでドーピング
するSeはDXセンター欠陥が少ないことが知られてい
る。(「J.Appl.Phys.,Vol.68,N
o.7,1 October 1990 p.334
3」に記載)。このSeのドーピングにより、エミッタ
層にも前述と同様にV族原子の格子間原子11が導入さ
れている。さらにキャップ層6をInGaAsにより形
成する(図3(d))。
をドーピングしたn- −AlX Ga1-X Asをエピタキ
シャル成長させる。エミッタ層5は、Alの含有量Xを
ベース層4側で0.1、キャップ層6側で0.3として
形成されたグレーティング層である。ここでドーピング
するSeはDXセンター欠陥が少ないことが知られてい
る。(「J.Appl.Phys.,Vol.68,N
o.7,1 October 1990 p.334
3」に記載)。このSeのドーピングにより、エミッタ
層にも前述と同様にV族原子の格子間原子11が導入さ
れている。さらにキャップ層6をInGaAsにより形
成する(図3(d))。
【0021】この後、ランプアニール炉を用い、800
〜1100℃の温度で0.5〜10秒程度、アニールを
行う(図3(e))。このアニールにより、ベース層4
の原子空孔10とコレクタ層3およびエミッタ層5の格
子間原子11とを互いに消滅させることができる。
〜1100℃の温度で0.5〜10秒程度、アニールを
行う(図3(e))。このアニールにより、ベース層4
の原子空孔10とコレクタ層3およびエミッタ層5の格
子間原子11とを互いに消滅させることができる。
【0022】ウエットエッチング法により各層のエッチ
ングを行い、その後、バッファ層2、ベース層4、キャ
ップ層6の各層にコレクタ電極7、ベース電極8、エミ
ッタ電極9をそれぞれ形成し(図1)、さらにアイソレ
ーションおよびパッシベーション膜の被覆を行う(図示
せず)。
ングを行い、その後、バッファ層2、ベース層4、キャ
ップ層6の各層にコレクタ電極7、ベース電極8、エミ
ッタ電極9をそれぞれ形成し(図1)、さらにアイソレ
ーションおよびパッシベーション膜の被覆を行う(図示
せず)。
【0023】本発明は前述の実施例に限らず様々な変形
が可能である。
が可能である。
【0024】また、n層にドーピングする不純物はSe
に限らず、例えば、VI族元素のS等でも良く、またベ
ース層4の不純物はIV族元素のSi、Ge等でも良
い。
に限らず、例えば、VI族元素のS等でも良く、またベ
ース層4の不純物はIV族元素のSi、Ge等でも良
い。
【0025】
【発明の効果】以上の通り、ベース層にV族サイトを占
めてアクセプタとなる不純物をドーピングすることでV
族サイトの原子空孔を形成し、エミッタ層とコレクタ層
とにV族サイトを占めてドナーとなる不純物をドーピン
グすることでV族原子の格子間原子を形成することによ
り、ベース層内のV族サイトの原子空孔と、エミッタ層
とコレクタ層とのV族原子の格子間原子とは互いに消滅
させることができる。
めてアクセプタとなる不純物をドーピングすることでV
族サイトの原子空孔を形成し、エミッタ層とコレクタ層
とにV族サイトを占めてドナーとなる不純物をドーピン
グすることでV族原子の格子間原子を形成することによ
り、ベース層内のV族サイトの原子空孔と、エミッタ層
とコレクタ層とのV族原子の格子間原子とは互いに消滅
させることができる。
【0026】原子空孔および格子間原子はドーピングさ
れた不純物の拡散を助長するため、これら各格子欠陥を
少なくすることは不純物の拡散を抑止することになる。
すなわち、III−V族化合物を主成分とするnpn型
のヘテロ接合バイポーラトランジスタの信頼性における
問題の主因であるベース層内からの、または、ベース層
内への不純物の拡散を抑止することができる。
れた不純物の拡散を助長するため、これら各格子欠陥を
少なくすることは不純物の拡散を抑止することになる。
すなわち、III−V族化合物を主成分とするnpn型
のヘテロ接合バイポーラトランジスタの信頼性における
問題の主因であるベース層内からの、または、ベース層
内への不純物の拡散を抑止することができる。
【0027】本発明によれば、高濃度層内の格子欠陥を
減少させ、不純物の拡散を抑止およびキャリヤーの移動
度を向上させることができるため、素子の性能と信頼性
を著しく高めるたIII−V族化合物を主成分とするn
pn型のヘテロ接合バイポーラトランジスタを提供する
ことができる。
減少させ、不純物の拡散を抑止およびキャリヤーの移動
度を向上させることができるため、素子の性能と信頼性
を著しく高めるたIII−V族化合物を主成分とするn
pn型のヘテロ接合バイポーラトランジスタを提供する
ことができる。
【図1】本発明の実施例のヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタの概略断面図である。
ジスタの概略断面図である。
【図2】本発明の実施例の概略工程図である。
【図3】本発明の実施例の概略工程図である。
1…GaAs基板、2…バッファ層、3…コレクタ層、
4…ベース層、5…エミッタ層、6…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、1
0…原子空孔、11…格子間原子。
4…ベース層、5…エミッタ層、6…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、1
0…原子空孔、11…格子間原子。
Claims (2)
- 【請求項1】 III−V族化合物を主成分とするnp
n型のヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、 主にV族サイトを占めてドナーとなる不純物がドーピン
グされた半導体層をエピタキシャル成長することにより
形成されたn型のエミッタ層およびコレクタ層と、 主にV族サイトを占めてアクセプタとなる不純物がドー
ピングされた半導体層をエピタキシャル成長することに
より形成されたp型のベース層と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。 - 【請求項2】 前記ドナーとなる不純物はSeであり、 前記アクセプタとなる不純物はCであることを特徴とす
る請求項1記載の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 |
|---|---|---|---|
| JP4134968A JPH05335327A (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP4134968A JPH05335327A (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05335327A true JPH05335327A (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=15140810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4134968A Pending JPH05335327A (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05335327A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103094103A (zh) * | 2011-11-08 | 2013-05-08 | 无锡华润上华科技有限公司 | 三极管的制备方法以及使用该方法制备的三极管 |
-
1992
- 1992-05-27 JP JP4134968A patent/JPH05335327A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103094103A (zh) * | 2011-11-08 | 2013-05-08 | 无锡华润上华科技有限公司 | 三极管的制备方法以及使用该方法制备的三极管 |
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