JPH0794526A - 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
- JPH0794526A JPH0794526A JP5256379A JP25637993A JPH0794526A JP H0794526 A JPH0794526 A JP H0794526A JP 5256379 A JP5256379 A JP 5256379A JP 25637993 A JP25637993 A JP 25637993A JP H0794526 A JPH0794526 A JP H0794526A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gaas
- layer
- bipolar transistor
- heterojunction bipolar
- ingaasp
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電流利得の劣化が小さいヘテロ接合バイポー
ラトランジスタを提供する。 【構成】 ベース層３がＧａＡｓからなるヘテロ接合バ
イポーラトランジスタにおいて、エミッタ層２のベース
層３に接する部分は、ＧａＡｓに格子整合し、バンドギ
ャップが１．７０ｅＶ以上であるＩｎＧａＡｓＰで構成
する。
ラトランジスタを提供する。 【構成】 ベース層３がＧａＡｓからなるヘテロ接合バ
イポーラトランジスタにおいて、エミッタ層２のベース
層３に接する部分は、ＧａＡｓに格子整合し、バンドギ
ャップが１．７０ｅＶ以上であるＩｎＧａＡｓＰで構成
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ヘテロ接合バイポーラ
トランジスタに関し、特に、ＩｎＧａＡｓＰをエミッタ
領域に用いたＧａＡｓ系のヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタに関する。
トランジスタに関し、特に、ＩｎＧａＡｓＰをエミッタ
領域に用いたＧａＡｓ系のヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタに関する。
【０００２】
【従来技術】近年、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系ヘテロ接
合バイポーラトランジスタ（以下、ＨＢＴと称す）は、
ＨＥＭＴに次ぐ高性能電子デバイスとして実用化が期待
されるようになった。その大きな理由は、ベース抵抗を
下げて高速化するためのベースドーパントとしてカーボ
ンを用いることにより、これまで問題になっていたベー
スドーパントのエミッタ層への拡散による特性の劣化
（再結合による無効電流の発生）がなくなったためであ
る。ところが、低消費電力化のためにデバイスの微細化
を進めると、上記拡散による特性の劣化とは異なった劣
化要因があることが明らかになった。それは、製造プロ
セスの途中で露出したＡｌＧａＡｓが酸化し、それによ
り微小なリーク電流が発生し、ＨＢＴの特性が低下する
のである。このリーク電流は、デバイスが微細化するほ
ど、相対的に大きくなる。そこで、ＡｌＧａＡｓの代わ
りに、Ａｌを含まないＩｎＧａＰを用いたＨＢＴが注目
されている。
合バイポーラトランジスタ（以下、ＨＢＴと称す）は、
ＨＥＭＴに次ぐ高性能電子デバイスとして実用化が期待
されるようになった。その大きな理由は、ベース抵抗を
下げて高速化するためのベースドーパントとしてカーボ
ンを用いることにより、これまで問題になっていたベー
スドーパントのエミッタ層への拡散による特性の劣化
（再結合による無効電流の発生）がなくなったためであ
る。ところが、低消費電力化のためにデバイスの微細化
を進めると、上記拡散による特性の劣化とは異なった劣
化要因があることが明らかになった。それは、製造プロ
セスの途中で露出したＡｌＧａＡｓが酸化し、それによ
り微小なリーク電流が発生し、ＨＢＴの特性が低下する
のである。このリーク電流は、デバイスが微細化するほ
ど、相対的に大きくなる。そこで、ＡｌＧａＡｓの代わ
りに、Ａｌを含まないＩｎＧａＰを用いたＨＢＴが注目
されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＨＢＴの特性は、エミ
ッタ／ベース界面、即ちｐｎ接合でどれだけ再結合の少
ない電流・電圧特性が得られるかに依存する。しかしな
がら、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面では、５族元素につい
て急峻なＰ／Ａｓ界面が得られないため、ＡｌＧａＡｓ
／ＧａＡｓ系に比較して、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ系ＨＢ
Ｔではエミッタ／ベース界面で再結合による無効電流が
発生して電流・電圧特性が劣るという問題があった。ま
た、この界面における無効電流はＨＢＴの信頼性を低下
させる原因にもなっていた。
ッタ／ベース界面、即ちｐｎ接合でどれだけ再結合の少
ない電流・電圧特性が得られるかに依存する。しかしな
がら、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ界面では、５族元素につい
て急峻なＰ／Ａｓ界面が得られないため、ＡｌＧａＡｓ
／ＧａＡｓ系に比較して、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ系ＨＢ
Ｔではエミッタ／ベース界面で再結合による無効電流が
発生して電流・電圧特性が劣るという問題があった。ま
た、この界面における無効電流はＨＢＴの信頼性を低下
させる原因にもなっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決したヘテロ接合バイポーラトランジスタを提供するも
ので、ベース層がＧａＡｓからなるヘテロ接合バイポー
ラトランジスタにおいて、エミッタ層のベース層に接す
る部分は、ＧａＡｓに格子整合し、バンドギャップが
１．７０ｅＶ以上であるＩｎＧａＡｓＰからなることを
特徴とするものである。
決したヘテロ接合バイポーラトランジスタを提供するも
ので、ベース層がＧａＡｓからなるヘテロ接合バイポー
ラトランジスタにおいて、エミッタ層のベース層に接す
る部分は、ＧａＡｓに格子整合し、バンドギャップが
１．７０ｅＶ以上であるＩｎＧａＡｓＰからなることを
特徴とするものである。
【０００５】
【作用】上述のように、エミッタ／ベース界面のｐｎ接
合をＩｎＧａＡｓＰ／ＧａＡｓで構成すると、化合物半
導体の５族がＡｓＰ／Ａｓからなる界面は、Ｐ／Ａｓか
らなる界面よりも急峻で、且つ安定であるため、再結合
の少ないエミッタ／ベース界面を形成することができ
る。
合をＩｎＧａＡｓＰ／ＧａＡｓで構成すると、化合物半
導体の５族がＡｓＰ／Ａｓからなる界面は、Ｐ／Ａｓか
らなる界面よりも急峻で、且つ安定であるため、再結合
の少ないエミッタ／ベース界面を形成することができ
る。
【０００６】ここで、ＩｎＧａＡｓＰの組成を、バンド
ギャップが１．７０ｅＶ以上になるようにした理由は次
の通りである。即ち、ＩｎＧａＡｓＰは、３族のＩｎ、
Ｇａと５族のＡｓ、Ｐからなる３−５族の混晶である。
この混晶には、組成上、熱力学的に不安定な領域と準安
定な領域があり、不安定な領域は非混和領域と呼ばれて
いる。この非混和領域では、結晶成長の際に異なった組
成の結晶が混在する不均一な成長が起きる。本発明者
は、実験の結果、ＩｎＧａＡｓＰのバンドギャップが
１．７０ｅＶよりも小さい組成では、ＩｎＧａＡｓＰの
混晶は非混和領域にあるという新しい知見を得た。従っ
て、バンドギャップが１．７０ｅＶ以上のＩｎＧａＡｓ
ＰによりＧａＡｓベース層に接合するエミッタ層部分を
形成すると、この部分は均一相になるので、接合面にお
ける再結合電流を低減化させることができる。
ギャップが１．７０ｅＶ以上になるようにした理由は次
の通りである。即ち、ＩｎＧａＡｓＰは、３族のＩｎ、
Ｇａと５族のＡｓ、Ｐからなる３−５族の混晶である。
この混晶には、組成上、熱力学的に不安定な領域と準安
定な領域があり、不安定な領域は非混和領域と呼ばれて
いる。この非混和領域では、結晶成長の際に異なった組
成の結晶が混在する不均一な成長が起きる。本発明者
は、実験の結果、ＩｎＧａＡｓＰのバンドギャップが
１．７０ｅＶよりも小さい組成では、ＩｎＧａＡｓＰの
混晶は非混和領域にあるという新しい知見を得た。従っ
て、バンドギャップが１．７０ｅＶ以上のＩｎＧａＡｓ
ＰによりＧａＡｓベース層に接合するエミッタ層部分を
形成すると、この部分は均一相になるので、接合面にお
ける再結合電流を低減化させることができる。
【０００７】
【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて本発明
を詳細に説明する。図１は、本発明にかかるヘテロ接合
バイポーラトランジスタの一実施例の断面図である。図
中の符号は以下の通りである。即ち、 １： 厚さ１０ｎｍのｎ+ −ＧａＡｓ（ドーピング濃
度：＞２×１０18ｃｍ-3）層１ａと厚さ５０ｎｍのｎ−
ＩｎＧａＡｓＰ（Ｅｇ＝１．５７ｅＶ、ドーピング濃
度：５×１０17ｃｍ-3）層１ｂからなるキャップ層 ２： 厚さ２００ｎｍのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（Ｅｇ＝
１．７７ｅＶ、ドーピング濃度：５×１０17ｃｍ-3）か
らなるエミッタ層 ３： 厚さ７０ｎｍのｐ++−ＧａＡｓ（ドーピング濃
度：４×１０19ｃｍ-3）からなるベース層 ４： 厚さ５００ｎｍのｎ- −ＧａＡｓ（ドーピング濃
度：３×１０16ｃｍ-3）からなるコレクタ層 ５： 厚さ５００ｎｍのｎ+ −ＧａＡｓ（ドーピング濃
度：＞２×１０18ｃｍ-3）からなるサブコレクタ層 ６： ＧａＡｓ基板 ７、８、９： 電極
を詳細に説明する。図１は、本発明にかかるヘテロ接合
バイポーラトランジスタの一実施例の断面図である。図
中の符号は以下の通りである。即ち、 １： 厚さ１０ｎｍのｎ+ −ＧａＡｓ（ドーピング濃
度：＞２×１０18ｃｍ-3）層１ａと厚さ５０ｎｍのｎ−
ＩｎＧａＡｓＰ（Ｅｇ＝１．５７ｅＶ、ドーピング濃
度：５×１０17ｃｍ-3）層１ｂからなるキャップ層 ２： 厚さ２００ｎｍのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（Ｅｇ＝
１．７７ｅＶ、ドーピング濃度：５×１０17ｃｍ-3）か
らなるエミッタ層 ３： 厚さ７０ｎｍのｐ++−ＧａＡｓ（ドーピング濃
度：４×１０19ｃｍ-3）からなるベース層 ４： 厚さ５００ｎｍのｎ- −ＧａＡｓ（ドーピング濃
度：３×１０16ｃｍ-3）からなるコレクタ層 ５： 厚さ５００ｎｍのｎ+ −ＧａＡｓ（ドーピング濃
度：＞２×１０18ｃｍ-3）からなるサブコレクタ層 ６： ＧａＡｓ基板 ７、８、９： 電極
【０００８】ＧａＡｓからなるベース層３に接するエミ
ッタ層２は、バンドギャップＥｇが１．７７ｅＶで、Ｇ
ａＡｓに格子整合するＩｎＧａＡｓＰで構成されてい
る。また、上記実施例の構成材質のうち、キャップ層と
エミッタ層を以下のように代えて比較例とした。即ち、
キャップ層は、厚さ１０ｎｍのｎ+ −ＧａＡｓ（ドーピ
ング濃度：＞２×１０18ｃｍ-3）と厚さ２５ｎｍのｎ−
ＩｎＧａＡｓＰ（Ｅｇ＝１．５７ｅＶ、ドーピング濃
度：５×１０17ｃｍ-3）および厚さ２５ｎｍのｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰ（Ｅｇ＝１．７７ｅＶ、ドーピング濃度：５
×１０17ｃｍ-3）で構成した。エミッタ層は、厚さ２０
０ｎｍのｎ−ＩｎＧａＰ（Ｅｇ＝１．８７ｅＶ、ドーピ
ング濃度：５×１０17ｃｍ-3）で構成した。ここで、Ｅ
ｇ＝１．７７ｅＶのキャップ層を挿入した理由は以下の
通りである。即ち、キャップ層とエミッタ層のヘテロ接
合におけるバンドギャップ差が大きいと、その接合部に
バンドギャップのスパイクが生じて直列抵抗が増加する
ので、バンドギャップ差を細かくくぎり、その増加を抑
えるためである。
ッタ層２は、バンドギャップＥｇが１．７７ｅＶで、Ｇ
ａＡｓに格子整合するＩｎＧａＡｓＰで構成されてい
る。また、上記実施例の構成材質のうち、キャップ層と
エミッタ層を以下のように代えて比較例とした。即ち、
キャップ層は、厚さ１０ｎｍのｎ+ −ＧａＡｓ（ドーピ
ング濃度：＞２×１０18ｃｍ-3）と厚さ２５ｎｍのｎ−
ＩｎＧａＡｓＰ（Ｅｇ＝１．５７ｅＶ、ドーピング濃
度：５×１０17ｃｍ-3）および厚さ２５ｎｍのｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰ（Ｅｇ＝１．７７ｅＶ、ドーピング濃度：５
×１０17ｃｍ-3）で構成した。エミッタ層は、厚さ２０
０ｎｍのｎ−ＩｎＧａＰ（Ｅｇ＝１．８７ｅＶ、ドーピ
ング濃度：５×１０17ｃｍ-3）で構成した。ここで、Ｅ
ｇ＝１．７７ｅＶのキャップ層を挿入した理由は以下の
通りである。即ち、キャップ層とエミッタ層のヘテロ接
合におけるバンドギャップ差が大きいと、その接合部に
バンドギャップのスパイクが生じて直列抵抗が増加する
ので、バンドギャップ差を細かくくぎり、その増加を抑
えるためである。
【０００９】上記実施例および比較例について、エミッ
タサイズが１１０×１１０μｍ2 の場合について電流利
得βを測定した。その結果は、実施例ではβ＝１４．１
（Ｊc ＝７００Ａｃｍ-2）、比較例ではβ＝１３．９
（Ｊc ＝７００Ａｃｍ-2）であった。この結果からは、
実施例と比較例の差はそれほど大きくない。一方、通電
試験を行い、β／β0 （β0 ：初期値）の変化を測定し
た。その結果は、図２に示すように、実施例では、比較
例に較べて電流利得の劣化が小さくなっている。なお、
本発明において、エミッタ層を構成するＩｎＧａＡｓＰ
の組成は上記実施例に限定されないことはいうまでもな
い。また、エミッタ層は、上記実施例のように全体がＩ
ｎＧａＡｓＰで構成されている必要はない。
タサイズが１１０×１１０μｍ2 の場合について電流利
得βを測定した。その結果は、実施例ではβ＝１４．１
（Ｊc ＝７００Ａｃｍ-2）、比較例ではβ＝１３．９
（Ｊc ＝７００Ａｃｍ-2）であった。この結果からは、
実施例と比較例の差はそれほど大きくない。一方、通電
試験を行い、β／β0 （β0 ：初期値）の変化を測定し
た。その結果は、図２に示すように、実施例では、比較
例に較べて電流利得の劣化が小さくなっている。なお、
本発明において、エミッタ層を構成するＩｎＧａＡｓＰ
の組成は上記実施例に限定されないことはいうまでもな
い。また、エミッタ層は、上記実施例のように全体がＩ
ｎＧａＡｓＰで構成されている必要はない。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ベ
ース層がＧａＡｓからなるヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタにおいて、エミッタ層のベース層に接する部分
は、ＧａＡｓに格子整合し、バンドギャップが１．７０
ｅＶ以上であるＩｎＧａＡｓＰからなるため、電流利得
の劣化が小さくなるという優れた効果がある。
ース層がＧａＡｓからなるヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタにおいて、エミッタ層のベース層に接する部分
は、ＧａＡｓに格子整合し、バンドギャップが１．７０
ｅＶ以上であるＩｎＧａＡｓＰからなるため、電流利得
の劣化が小さくなるという優れた効果がある。
【図１】本発明に係るヘテロ接合バイポーラトランジス
タの一実施例の断面図である。
タの一実施例の断面図である。
【図２】上記実施例の電流利得の通電時間による変化を
示す図である。
示す図である。
１ キャップ層 １ａ ｎ+ −ＧａＡｓ層 １ｂ ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層 ２ エミッタ層 ３ ベース層 ４ コレクタ層 ５ サブコレクタ層 ６ ＧａＡｓ基板 ７、８、９ 電極
Claims (1)
- 【請求項１】 ベース層がＧａＡｓからなるヘテロ接合
バイポーラトランジスタにおいて、エミッタ層のベース
層に接する部分は、ＧａＡｓに格子整合し、バンドギャ
ップが１．７０ｅＶ以上であるＩｎＧａＡｓＰからなる
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 |
|---|---|---|---|
| JP5256379A JPH0794526A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP5256379A JPH0794526A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0794526A true JPH0794526A (ja) | 1995-04-07 |
Family
ID=17291868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5256379A Pending JPH0794526A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0794526A (ja) |
-
1993
- 1993-09-20 JP JP5256379A patent/JPH0794526A/ja active Pending
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