JPH0590283A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH0590283A JPH0590283A JP3251236A JP25123691A JPH0590283A JP H0590283 A JPH0590283 A JP H0590283A JP 3251236 A JP3251236 A JP 3251236A JP 25123691 A JP25123691 A JP 25123691A JP H0590283 A JPH0590283 A JP H0590283A
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Landscapes
- Bipolar Transistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 III −Ｖ族化合物半導体を用いたヘテロ接合
バイポーラトランジスタにおいて、ヘテロ界面の熱安定
性に優れ、かつベース層での正孔のとじ込めにも優れた
構造を与える。 【構成】 ＩｎＰにほぼ格子整合する組成域の中性また
はｎ形のＩｎＡｌＧａＡｓ層と中性またはｎ形のＩｎＰ
層の間にＩｎＰにほぼ格子整合する組成域のｐ形ＡｌＧ
ａＡｓＳｂ層を有する半導体結晶において、例えばＩｎ
Ｐにほぼ格子整合する組成域の中性またはｎ形のＩｎＡ
ｌＧａＡｓ層１６をエミッタ層として、また中性または
ｎ形のＩｎＰ層１４をコレクタ層として、さらにＩｎＰ
にほぼ格子整合する組成域のｐ形ＡｌＧａＡｓＳｂ層１
５をベース層として用いる。各界面の組成が不安定な混
合組成領域にあたるため、従って、熱安定性が高いこと
を利用した半導体装置が得られる。
バイポーラトランジスタにおいて、ヘテロ界面の熱安定
性に優れ、かつベース層での正孔のとじ込めにも優れた
構造を与える。 【構成】 ＩｎＰにほぼ格子整合する組成域の中性また
はｎ形のＩｎＡｌＧａＡｓ層と中性またはｎ形のＩｎＰ
層の間にＩｎＰにほぼ格子整合する組成域のｐ形ＡｌＧ
ａＡｓＳｂ層を有する半導体結晶において、例えばＩｎ
Ｐにほぼ格子整合する組成域の中性またはｎ形のＩｎＡ
ｌＧａＡｓ層１６をエミッタ層として、また中性または
ｎ形のＩｎＰ層１４をコレクタ層として、さらにＩｎＰ
にほぼ格子整合する組成域のｐ形ＡｌＧａＡｓＳｂ層１
５をベース層として用いる。各界面の組成が不安定な混
合組成領域にあたるため、従って、熱安定性が高いこと
を利用した半導体装置が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ヘテロ界面の熱安定性
に優れ、かつベース層での正孔のとじ込めにも優れたヘ
テロ接合バイポーラトランジスタを作製するためのウェ
ハ構造に関する。
に優れ、かつベース層での正孔のとじ込めにも優れたヘ
テロ接合バイポーラトランジスタを作製するためのウェ
ハ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】III −Ｖ族化合物半導体の多くは、電子
の移動度が大きいことやバンド構造が直接遷移形である
ことより、高速デバイスや光デバイスの材料として注目
され、盛んに研究されてきた。現在では、衛生放送受信
用のプリアンプや光通信装置など実際の製品にも組み込
まれ、日常正確に浸透しつつある。ところでIII −Ｖ族
化合物半導体のデバイスは、その特徴を最大限に生かす
ため、ヘテロ構造を有するものが多い。例えば、衛生放
送受信用のプリアンプに用いられている２次元電子ガス
電界効果トランジスタや光通信で用いられている半導体
レーザ等は、その代表である。しかしながら、そのヘテ
ロ界面構造の信頼性が確立されたわけではない。例え
ば、ここでｎ−ＩｎＡｌＡｓ／ｐ+ −ＩｎＧａＡｓ／ｎ
−ＩｎＧａＡｓ構造からなるヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタを想定してみる。この素子では、ｎ−ＩｎＡｌ
Ａｓエミッタ層の価電子帯側の大きなポテンシャル障壁
によりｐ+ −ＩｎＧａＡｓベース層内に正孔がせき止め
られ、ベース電流を小さくすることができ、従ってエミ
ッタから注入した電子の到達率を大きくすることができ
る。
の移動度が大きいことやバンド構造が直接遷移形である
ことより、高速デバイスや光デバイスの材料として注目
され、盛んに研究されてきた。現在では、衛生放送受信
用のプリアンプや光通信装置など実際の製品にも組み込
まれ、日常正確に浸透しつつある。ところでIII −Ｖ族
化合物半導体のデバイスは、その特徴を最大限に生かす
ため、ヘテロ構造を有するものが多い。例えば、衛生放
送受信用のプリアンプに用いられている２次元電子ガス
電界効果トランジスタや光通信で用いられている半導体
レーザ等は、その代表である。しかしながら、そのヘテ
ロ界面構造の信頼性が確立されたわけではない。例え
ば、ここでｎ−ＩｎＡｌＡｓ／ｐ+ −ＩｎＧａＡｓ／ｎ
−ＩｎＧａＡｓ構造からなるヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタを想定してみる。この素子では、ｎ−ＩｎＡｌ
Ａｓエミッタ層の価電子帯側の大きなポテンシャル障壁
によりｐ+ −ＩｎＧａＡｓベース層内に正孔がせき止め
られ、ベース電流を小さくすることができ、従ってエミ
ッタから注入した電子の到達率を大きくすることができ
る。
【０００３】しかしながら一方では、バイポーラトラン
ジスタの大電流動作時に実効的なベース層の厚さが増加
してしまう、いわゆるカーク効果｛アイ アールイー
トランザクションズ オン エレクトロン デバイスイ
ズ（ＩＲＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄ
ｅｖｉｃｅｓ ＥＤ−９（１９６２）１６４｝が生じて
しまう欠点はそのまま有している。
ジスタの大電流動作時に実効的なベース層の厚さが増加
してしまう、いわゆるカーク効果｛アイ アールイー
トランザクションズ オン エレクトロン デバイスイ
ズ（ＩＲＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄ
ｅｖｉｃｅｓ ＥＤ−９（１９６２）１６４｝が生じて
しまう欠点はそのまま有している。
【０００４】この欠点を回避するには、コレクタ層をＩ
ｎＡｌＧａＡｓ層とする、いわゆるダブルヘテロ構造の
バイポーラトランジスタも考えられるが、この場合は、
コレクタ層にＩｎＧａＡｓ層を用いた場合より電子のコ
レクタ走行時間が長くなり、素子の動作速度が遅くなる
欠点がある。いずれにせよ、ｎ−ＩｎＡｌＡｓエミッタ
層とｐ+ −ＩｎＧａＡｓベース層のヘテロ界面の急峻性
は重要であり、界面状態は素子特性に重要な影響を及ぼ
す。ところで、実際の素子作製には熱処理プロセスを行
うが、界面が熱的に不安定である場合には相互拡散等が
生じ、界面の急峻性が損われ、素子特性の劣化が生じ
る。またこの劣化は、ヘテロ層の成長温度が高い場合に
も同様な理由で生じる。従来この劣化を防ぐためには、
成長温度を下げるとともに、素子作製プロセスにおいて
も、相互拡散等による劣化が無視できるような充分に低
い温度で行っていた。
ｎＡｌＧａＡｓ層とする、いわゆるダブルヘテロ構造の
バイポーラトランジスタも考えられるが、この場合は、
コレクタ層にＩｎＧａＡｓ層を用いた場合より電子のコ
レクタ走行時間が長くなり、素子の動作速度が遅くなる
欠点がある。いずれにせよ、ｎ−ＩｎＡｌＡｓエミッタ
層とｐ+ −ＩｎＧａＡｓベース層のヘテロ界面の急峻性
は重要であり、界面状態は素子特性に重要な影響を及ぼ
す。ところで、実際の素子作製には熱処理プロセスを行
うが、界面が熱的に不安定である場合には相互拡散等が
生じ、界面の急峻性が損われ、素子特性の劣化が生じ
る。またこの劣化は、ヘテロ層の成長温度が高い場合に
も同様な理由で生じる。従来この劣化を防ぐためには、
成長温度を下げるとともに、素子作製プロセスにおいて
も、相互拡散等による劣化が無視できるような充分に低
い温度で行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】素子作製プロセスにお
いて、熱処理温度は界面での相互拡散等による劣化が無
視できるような充分に低い温度であること、という制約
は、素子作製プロセスに大きな制限を加えるものであ
る。また結晶成長においても、低温成長では、結晶性の
高いウェハを得ることは困難である。さらに加えて、ヘ
テロ接合バイポーラトランジスタをパワー増幅素子とし
た場合に要求される高温での大電力動作という苛酷な条
件下では、同様に界面の熱的不安定性により、素子特性
の劣化も危惧される。
いて、熱処理温度は界面での相互拡散等による劣化が無
視できるような充分に低い温度であること、という制約
は、素子作製プロセスに大きな制限を加えるものであ
る。また結晶成長においても、低温成長では、結晶性の
高いウェハを得ることは困難である。さらに加えて、ヘ
テロ接合バイポーラトランジスタをパワー増幅素子とし
た場合に要求される高温での大電力動作という苛酷な条
件下では、同様に界面の熱的不安定性により、素子特性
の劣化も危惧される。
【０００６】本発明の目的は、以上述べた欠点を有しな
い、即ち熱安定性に優れ、しかもベース層での正孔のと
じ込めにも優れ、更にバイポーラトランジスタの大電流
動作時に問題となるいわゆるカーク効果の無いヘテロ接
合バイポーラトランジスタを作製するためのウェハ構造
を提供する。
い、即ち熱安定性に優れ、しかもベース層での正孔のと
じ込めにも優れ、更にバイポーラトランジスタの大電流
動作時に問題となるいわゆるカーク効果の無いヘテロ接
合バイポーラトランジスタを作製するためのウェハ構造
を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
ＩｎＰにほぼ格子整合する組成域の中性またはｎ形のＩ
ｎＡｌＧａＡｓ層と中性またはｎ形のＩｎＰ層の間にＩ
ｎＰにほぼ格子整合する組成域のｐ形ＡｌＧａＡｓＳｂ
層を有することを特徴とする。
ＩｎＰにほぼ格子整合する組成域の中性またはｎ形のＩ
ｎＡｌＧａＡｓ層と中性またはｎ形のＩｎＰ層の間にＩ
ｎＰにほぼ格子整合する組成域のｐ形ＡｌＧａＡｓＳｂ
層を有することを特徴とする。
【０００８】
【作用】ヘテロ接合は、異種の物質が界面で接続されて
いる構造であり、熱が加えられれば、お互いに拡散し、
交じり合い易い性質を有している。例えばＡｌＡｓ／Ｇ
ａＡｓ界面の熱安定性は比較的良く調べられており、６
５０℃以上の熱処理温度で相互拡散が生じると報告され
ている｛ジャパニーズ ジャーナル オブアプライド
フィジックス（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２４
（１９８５）Ｌ１７｝。従って、この系の素子作製のた
めのプロセス温度は、それより充分に低い必要がある。
ところで、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料の中には、そ
の混晶組成域内に不安定な混合領域を有するものがあ
る。混合不安定とは、一様には混ざり合いにくいという
ことであり、Ａ1-x Ｂx Ｃ1-y Ｄy 形の四元系の場合、
例えばＡＢとＣＤの様に、相分離してしまうことであ
る。このことを熱平衡論的に言うならば、即ち多元組成
の溶液が固化する場合、多元混晶結晶として析出するよ
りも幾つかの例えば二元系または三元系の結晶として相
分離し、析出することがエネルギー的に安定であるとい
うことである。
いる構造であり、熱が加えられれば、お互いに拡散し、
交じり合い易い性質を有している。例えばＡｌＡｓ／Ｇ
ａＡｓ界面の熱安定性は比較的良く調べられており、６
５０℃以上の熱処理温度で相互拡散が生じると報告され
ている｛ジャパニーズ ジャーナル オブアプライド
フィジックス（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２４
（１９８５）Ｌ１７｝。従って、この系の素子作製のた
めのプロセス温度は、それより充分に低い必要がある。
ところで、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料の中には、そ
の混晶組成域内に不安定な混合領域を有するものがあ
る。混合不安定とは、一様には混ざり合いにくいという
ことであり、Ａ1-x Ｂx Ｃ1-y Ｄy 形の四元系の場合、
例えばＡＢとＣＤの様に、相分離してしまうことであ
る。このことを熱平衡論的に言うならば、即ち多元組成
の溶液が固化する場合、多元混晶結晶として析出するよ
りも幾つかの例えば二元系または三元系の結晶として相
分離し、析出することがエネルギー的に安定であるとい
うことである。
【０００９】ここで、ＩｎＰにほぼ格子整合する組成域
のＩｎＡｌＧａＡｓ層とＩｎＰ層の間にＩｎＰにほぼ格
子整合する組成域のＡｌＧａＡｓＳｂ層を有する構造に
おいて、それぞれの界面の熱安定性が高まる理由を説明
する。図３は、三元系または四元系溶液から固体の結晶
を析出させる場合に、先に述べた不安定な混合組成領域
を熱平衡論的な計算の結果求めたものである｛ジャパニ
ーズ ジャーナル オブ アプライド フィジックス
（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２１（１９８２）
Ｌ３２３｝。例えば四元系での四角形は、その四元系の
組成全域を示している。即ち、四角形の角が二元系，各
辺が三元系，四角形の内側が四元系である。各曲線の数
字の１００倍はそれぞれの四元系溶液から固体の結晶を
析出させる時の温度を示しており、その曲線の内側が不
安定な混合組成領域である。点線の３１はＩｎＰと格子
定数が等しい組成、すなわちＩｎＰに格子整合する組成
域を、実線３２は析出温度４００℃での安定域と不安定
域の境界を、実線３３は析出温度６００℃での安定域と
不安定域の境界を、実線３４は析出温度８００℃での安
定域と不安定域の境界を、実線３５は析出温度１０００
℃での安定域と不安定域の境界を示している。ここで例
えば図３左端の四角形、即ちＩｎＧａＰＳｂ四元系の不
安定な混合領域を見ると、それは組成域全体に大きく広
がっていることが分かる。従って例えば４００℃のＩｎ
ＧａＰＳｂ系混合溶液からは、混晶組成の固体はほとん
ど得られず、ＩｎＰ，ＩｎＳｂ，ＧａＰまたはＧａＳｂ
の二元系に近い組成の固体がモザイク状に析出すること
が予想される。言い換えるならば、このＩｎＧａＰＳｂ
系では二元系に近い組成の固体が安定であると言える。
同様のことは図３下部の三角形に見られるＧａＡｓＰＳ
ｂ三元系においても見られ、ＩｎＰに格子整合する組成
域に注目すれば、ＧａＰＳｂよりＧａＡｓＳｂのほうが
熱的に安定な化合物であることが分かる。以上よりＩｎ
ＰとＧａＡｓＳｂのヘテロ接合を想定した場合、熱処理
した場合でも混晶化してＩｎＧａＡｓＰＳｂ混晶となる
よりも、ＩｎＰとＧａＡｓＳｂのヘテロ接合のままの方
がエネルギー的に安定であると結論づけられる。故に、
ＩｎＰ層とＧａＡｓＳｂ層の界面の熱安定性は高い。次
に、ＩｎＰ層とＩｎＡｌＧａＡｓ層の界面について考察
する。図３中央の四角形に示されているように、ＩｎＧ
ａＡｓＰ系に関する混合組成領域図からＩｎＰ層とＩｎ
ＡｌＧａＡｓ層の界面は熱安定性が高いと、読み取るこ
とが同様にできる。なお、ＧａをＡｌに変えたＩｎＡｌ
ＡｓＳｂ系においても状況は同じである。従って、Ｉｎ
Ｐ層とＩｎＡｌＧａＡｓ層の界面の熱安定性も高いと結
論される。
のＩｎＡｌＧａＡｓ層とＩｎＰ層の間にＩｎＰにほぼ格
子整合する組成域のＡｌＧａＡｓＳｂ層を有する構造に
おいて、それぞれの界面の熱安定性が高まる理由を説明
する。図３は、三元系または四元系溶液から固体の結晶
を析出させる場合に、先に述べた不安定な混合組成領域
を熱平衡論的な計算の結果求めたものである｛ジャパニ
ーズ ジャーナル オブ アプライド フィジックス
（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２１（１９８２）
Ｌ３２３｝。例えば四元系での四角形は、その四元系の
組成全域を示している。即ち、四角形の角が二元系，各
辺が三元系，四角形の内側が四元系である。各曲線の数
字の１００倍はそれぞれの四元系溶液から固体の結晶を
析出させる時の温度を示しており、その曲線の内側が不
安定な混合組成領域である。点線の３１はＩｎＰと格子
定数が等しい組成、すなわちＩｎＰに格子整合する組成
域を、実線３２は析出温度４００℃での安定域と不安定
域の境界を、実線３３は析出温度６００℃での安定域と
不安定域の境界を、実線３４は析出温度８００℃での安
定域と不安定域の境界を、実線３５は析出温度１０００
℃での安定域と不安定域の境界を示している。ここで例
えば図３左端の四角形、即ちＩｎＧａＰＳｂ四元系の不
安定な混合領域を見ると、それは組成域全体に大きく広
がっていることが分かる。従って例えば４００℃のＩｎ
ＧａＰＳｂ系混合溶液からは、混晶組成の固体はほとん
ど得られず、ＩｎＰ，ＩｎＳｂ，ＧａＰまたはＧａＳｂ
の二元系に近い組成の固体がモザイク状に析出すること
が予想される。言い換えるならば、このＩｎＧａＰＳｂ
系では二元系に近い組成の固体が安定であると言える。
同様のことは図３下部の三角形に見られるＧａＡｓＰＳ
ｂ三元系においても見られ、ＩｎＰに格子整合する組成
域に注目すれば、ＧａＰＳｂよりＧａＡｓＳｂのほうが
熱的に安定な化合物であることが分かる。以上よりＩｎ
ＰとＧａＡｓＳｂのヘテロ接合を想定した場合、熱処理
した場合でも混晶化してＩｎＧａＡｓＰＳｂ混晶となる
よりも、ＩｎＰとＧａＡｓＳｂのヘテロ接合のままの方
がエネルギー的に安定であると結論づけられる。故に、
ＩｎＰ層とＧａＡｓＳｂ層の界面の熱安定性は高い。次
に、ＩｎＰ層とＩｎＡｌＧａＡｓ層の界面について考察
する。図３中央の四角形に示されているように、ＩｎＧ
ａＡｓＰ系に関する混合組成領域図からＩｎＰ層とＩｎ
ＡｌＧａＡｓ層の界面は熱安定性が高いと、読み取るこ
とが同様にできる。なお、ＧａをＡｌに変えたＩｎＡｌ
ＡｓＳｂ系においても状況は同じである。従って、Ｉｎ
Ｐ層とＩｎＡｌＧａＡｓ層の界面の熱安定性も高いと結
論される。
【００１０】更にＧａＡｓＳｂは直接遷移形半導体であ
り、電子移動度及び正孔移動度が大きく、ｐ形ベース層
の材料として魅力的である。加えて提案したＩｎＰ／Ｇ
ａＡｓＳｂ／ＩｎＡｌＧａＡｓ構造のバンド構造は、ベ
ース層のｐ−ＧａＡｓＳｂの価電子帯上端が、エミッタ
層やコレクタ層の価電子帯上側より高く、ベース層の正
孔はベース層内に完全にとじ込められる。従って、バイ
ポーラトランジスタの大電流動作時に実効的なベース層
の厚さが増加してしまう、いわゆるカーク効果の問題も
回避できる。従って本発明によれば、熱安定性に優れて
いるばかりではなく、デバイス特性的においても、一つ
のヘテロ接合を持つ通常のヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタより優れたヘテロ接合バイポーラトランジスタが
得られる。
り、電子移動度及び正孔移動度が大きく、ｐ形ベース層
の材料として魅力的である。加えて提案したＩｎＰ／Ｇ
ａＡｓＳｂ／ＩｎＡｌＧａＡｓ構造のバンド構造は、ベ
ース層のｐ−ＧａＡｓＳｂの価電子帯上端が、エミッタ
層やコレクタ層の価電子帯上側より高く、ベース層の正
孔はベース層内に完全にとじ込められる。従って、バイ
ポーラトランジスタの大電流動作時に実効的なベース層
の厚さが増加してしまう、いわゆるカーク効果の問題も
回避できる。従って本発明によれば、熱安定性に優れて
いるばかりではなく、デバイス特性的においても、一つ
のヘテロ接合を持つ通常のヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタより優れたヘテロ接合バイポーラトランジスタが
得られる。
【００１１】
【実施例】図１は、本発明の半導体装置の構造を利用し
て作製したヘテロ接合バイポーラトランジスタの断面図
である。このヘテロ接合バイポーラトランジスタ用のウ
ェハは、有機金属熱分解気相成長法により半絶縁性のＩ
ｎＰ基坂上に５３０℃で作製した。構造は、高抵抗Ｉｎ
Ｐ基坂１１上にバッファ層としてＦｅを添加した５００
０オングストロームの高抵抗ＩｎＰ層１２、コレクタコ
ンタクト層として２０００オングストローム，電子濃度
２×１０19ｃｍ-3のｎ+ −ＩｎＰ層１３、コレクタ層と
して５０００オングストローム，電子濃度２×１０16ｃ
ｍ-3のｎ−ＩｎＰ層１４、ベース層として１０００オン
グストローム，正孔濃度２×１０19ｃｍ-3のｐ+ −Ｇａ
ＡｓＳｂ層１５、エミッタ層として１５００オングスト
ローム，電子濃度２×１０17ｃｍ-3のｎ−Ｉｎ0.53Ａｌ
0.17Ｇａ0.3 Ａｓ層１６、最後にエミッタコンタクト層
として５００オングストローム，電子濃度１×１０19ｃ
ｍ-3のｎ+ −Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ層１７を設けたもの
である。オーミック金属１８はＡｕＧｅ／Ａｕ、またオ
ーミック金属１９はＡｕＭｎ／Ａｕである。エミッタ層
にｎ−Ｉｎ0.53Ａｌ0.17Ｇａ0.3 Ａｓ層を用いた理由
は、エミッタとベースの伝導帯のエネルギー差を小さく
し、電子の注入をより容易にするためである。なお、エ
ミッタ層とエミッタコンタクト層の間にＡｌの組成をエ
ミッタ層からエミッタコンタクト層に向けて徐々に少な
くしたＩｎＡｌＧａＡｓ層を設ければ、よりエミッタ抵
抗が減少する可能性があるが、今回は簡単のため、採用
しなかった。そのバンド構造を図２に示す。図中、２０
はフェルミレベルを示している。この図２から明らかな
ように、ベース層のｐ+ −ＧａＡｓＳｂの価電子帯上端
は、エミッタ層とコレクタ層の価電子帯上端より高く、
ベース層の正孔はベース層内に完全にとじ込められるこ
と、さらにエミッタ，ベース，コレクタ間での伝導帯の
ポテンシャル差が小さいことより、ベースからコレクタ
へ注入される電子のエネルギーは小さく、従ってコレク
タ層内での電子の散乱は低く抑えられることが分かる。
なおこのヘテロ接合バイポーラトランジスタのエミッタ
接地での電流増幅率は９５であり、６５０℃，３０分間
の水素中での熱処理後においても、その特性はほとんど
劣化しなかった。
て作製したヘテロ接合バイポーラトランジスタの断面図
である。このヘテロ接合バイポーラトランジスタ用のウ
ェハは、有機金属熱分解気相成長法により半絶縁性のＩ
ｎＰ基坂上に５３０℃で作製した。構造は、高抵抗Ｉｎ
Ｐ基坂１１上にバッファ層としてＦｅを添加した５００
０オングストロームの高抵抗ＩｎＰ層１２、コレクタコ
ンタクト層として２０００オングストローム，電子濃度
２×１０19ｃｍ-3のｎ+ −ＩｎＰ層１３、コレクタ層と
して５０００オングストローム，電子濃度２×１０16ｃ
ｍ-3のｎ−ＩｎＰ層１４、ベース層として１０００オン
グストローム，正孔濃度２×１０19ｃｍ-3のｐ+ −Ｇａ
ＡｓＳｂ層１５、エミッタ層として１５００オングスト
ローム，電子濃度２×１０17ｃｍ-3のｎ−Ｉｎ0.53Ａｌ
0.17Ｇａ0.3 Ａｓ層１６、最後にエミッタコンタクト層
として５００オングストローム，電子濃度１×１０19ｃ
ｍ-3のｎ+ −Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ層１７を設けたもの
である。オーミック金属１８はＡｕＧｅ／Ａｕ、またオ
ーミック金属１９はＡｕＭｎ／Ａｕである。エミッタ層
にｎ−Ｉｎ0.53Ａｌ0.17Ｇａ0.3 Ａｓ層を用いた理由
は、エミッタとベースの伝導帯のエネルギー差を小さく
し、電子の注入をより容易にするためである。なお、エ
ミッタ層とエミッタコンタクト層の間にＡｌの組成をエ
ミッタ層からエミッタコンタクト層に向けて徐々に少な
くしたＩｎＡｌＧａＡｓ層を設ければ、よりエミッタ抵
抗が減少する可能性があるが、今回は簡単のため、採用
しなかった。そのバンド構造を図２に示す。図中、２０
はフェルミレベルを示している。この図２から明らかな
ように、ベース層のｐ+ −ＧａＡｓＳｂの価電子帯上端
は、エミッタ層とコレクタ層の価電子帯上端より高く、
ベース層の正孔はベース層内に完全にとじ込められるこ
と、さらにエミッタ，ベース，コレクタ間での伝導帯の
ポテンシャル差が小さいことより、ベースからコレクタ
へ注入される電子のエネルギーは小さく、従ってコレク
タ層内での電子の散乱は低く抑えられることが分かる。
なおこのヘテロ接合バイポーラトランジスタのエミッタ
接地での電流増幅率は９５であり、６５０℃，３０分間
の水素中での熱処理後においても、その特性はほとんど
劣化しなかった。
【００１２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、熱的に安
定なヘテロ接合が得られるため、結晶成長温度や素子作
製のためのプロセス温度の制限が大幅に緩くなるばかり
ではなく、ベース層での正孔のとじ込めにも優れ、カー
ク効果の無いヘテロ接合バイポーラトランジスタが作製
できる。さらに本発明を利用して作製した素子は、苛酷
な温度条件下でも長時間良好で安定な動作が期待できる
ことは明らかである。
定なヘテロ接合が得られるため、結晶成長温度や素子作
製のためのプロセス温度の制限が大幅に緩くなるばかり
ではなく、ベース層での正孔のとじ込めにも優れ、カー
ク効果の無いヘテロ接合バイポーラトランジスタが作製
できる。さらに本発明を利用して作製した素子は、苛酷
な温度条件下でも長時間良好で安定な動作が期待できる
ことは明らかである。
【図１】本発明の構造を利用して作製したヘテロ接合バ
イポーラトランジスタの断面図である。
イポーラトランジスタの断面図である。
【図２】本発明の構造を利用して作製したヘテロ接合バ
イポーラトランジスタのバンド構造である。
イポーラトランジスタのバンド構造である。
【図３】本発明の原理、即ち不安定な混合領域を示す図
である。
である。
【符号の説明】 １１ 高抵抗ＩｎＰ基坂 １２ 高抵抗ＩｎＰ層 １３ ｎ+ −ＩｎＰ層 １４ ｎ−ＩｎＰ層 １５ ｐ+ −ＧａＡｓＳｂ層 １６ ｎ−Ｉｎ0.53Ａｌ0.17Ｇａ0.3 Ａｓ層 １７ ｎ+ −Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ層 １８，１９ オーミック金属 ２０ フェルミレベル ３１ ＩｎＰに格子整合する組成域 ３２ 析出温度４００℃での安定域と不安定域の境界 ３３ 析出温度６００℃での安定域と不安定域の境界 ３４ 析出温度８００℃での安定域と不安定域の境界 ３５ 析出温度１０００℃での安定域と不安定域の境界
Claims (1)
- 【請求項１】ＩｎＰにほぼ格子整合する組成域の中性ま
たはｎ形のＩｎＡｌＧａＡｓ層と中性またはｎ形のＩｎ
Ｐ層の間にＩｎＰにほぼ格子整合する組成域のｐ形Ａｌ
ＧａＡｓＳｂ層を有することを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3251236A JPH0590283A (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3251236A JPH0590283A (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0590283A true JPH0590283A (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=17219747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3251236A Pending JPH0590283A (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0590283A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2799884A1 (fr) * | 1999-10-07 | 2001-04-20 | Peng Sheng Chao | Nouveau transistor bipolaire a heterojonction metamorphique ayant une structure de matiere pour une fabrication a faible prix sur des pastilles a l'arseniure de gallium de grandes dimensions |
| JP2006303474A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-11-02 | Sony Corp | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
| JP2007304472A (ja) * | 2006-05-15 | 2007-11-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体光変調器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0338835A (ja) * | 1989-07-06 | 1991-02-19 | Nec Corp | 半導体結晶 |
-
1991
- 1991-09-30 JP JP3251236A patent/JPH0590283A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0338835A (ja) * | 1989-07-06 | 1991-02-19 | Nec Corp | 半導体結晶 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2799884A1 (fr) * | 1999-10-07 | 2001-04-20 | Peng Sheng Chao | Nouveau transistor bipolaire a heterojonction metamorphique ayant une structure de matiere pour une fabrication a faible prix sur des pastilles a l'arseniure de gallium de grandes dimensions |
| JP2006303474A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-11-02 | Sony Corp | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
| JP2007304472A (ja) * | 2006-05-15 | 2007-11-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体光変調器 |
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