JPH09162194A - 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
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- JPH09162194A JPH09162194A JP7320356A JP32035695A JPH09162194A JP H09162194 A JPH09162194 A JP H09162194A JP 7320356 A JP7320356 A JP 7320356A JP 32035695 A JP32035695 A JP 32035695A JP H09162194 A JPH09162194 A JP H09162194A
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- H10D84/101—Integrated devices comprising main components and built-in components, e.g. IGBT having built-in freewheel diode
- H10D84/121—BJTs having built-in components
- H10D84/125—BJTs having built-in components the built-in components being resistive elements, e.g. BJT having a built-in ballasting resistor
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
- H10D62/13—Semiconductor regions connected to electrodes carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. source or drain regions
- H10D62/133—Emitter regions of BJTs
- H10D62/136—Emitter regions of BJTs of heterojunction BJTs
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D10/00—Bipolar junction transistors [BJT]
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D10/00—Bipolar junction transistors [BJT]
- H10D10/01—Manufacture or treatment
- H10D10/021—Manufacture or treatment of heterojunction BJTs [HBT]
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- 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
- H10D10/821—Vertical heterojunction BJTs
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- Bipolar Transistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 トタンジスタユニットの均一な動作が可能な
ヘテロ接合バイポーラトランジスタを提供する。 【解決手段】 エミッタ電極34とコレクタ電極33と
の間に、エミッタ層7,ベース層5,及びコレクタ層4
を備えた複数のトランジスタユニット15が並列に形成
されたヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、上
記エミッタ層7と上記エミッタ電極34との間に,Al
x Ga1-x As(0.5≦x≦1)からなるバラスト抵
抗層9を備えたものである。
ヘテロ接合バイポーラトランジスタを提供する。 【解決手段】 エミッタ電極34とコレクタ電極33と
の間に、エミッタ層7,ベース層5,及びコレクタ層4
を備えた複数のトランジスタユニット15が並列に形成
されたヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、上
記エミッタ層7と上記エミッタ電極34との間に,Al
x Ga1-x As(0.5≦x≦1)からなるバラスト抵
抗層9を備えたものである。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はヘテロ接合バイポー
ラトランジスタに関し、特にエミッタ層とエミッタ電極
との間にバラスト抵抗層を有する高出力ヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタに関する。
ラトランジスタに関し、特にエミッタ層とエミッタ電極
との間にバラスト抵抗層を有する高出力ヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタに関する。
【0002】
【従来の技術】図10は従来の高出力ヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタ(以下ヘテロ接合バイポーラトランジ
スタと略記する)の外観を示す斜視図であり、図におい
て、51はヘテロ接合バイポーラトランジスタであり、
その上面には、コレクタ端子52、ベース端子53、2
つのエミッタ端子54、及びエアブリッジ電極35が配
置され、その内部には、次に述べる複数のトランジスタ
ユニットが形成されている。
ーラトランジスタ(以下ヘテロ接合バイポーラトランジ
スタと略記する)の外観を示す斜視図であり、図におい
て、51はヘテロ接合バイポーラトランジスタであり、
その上面には、コレクタ端子52、ベース端子53、2
つのエミッタ端子54、及びエアブリッジ電極35が配
置され、その内部には、次に述べる複数のトランジスタ
ユニットが形成されている。
【0003】図11はヘテロ接合バイポーラトランジス
タの内部に形成されたトランジスタユニットの構造を示
す、図10のA−A’断面の部分拡大図であり、図にお
いて、1は半絶縁性のGaAs基板であり、該GaAs
基板1上に、バッファ層2、n+ −GaAsサブコレク
タ層3、n−GaAsコレクタ層4、及びp+ −GaA
sベース層5が段付のメサ状に順次積層配置され、その
両側を埋めるように絶縁化領域21が形成されている。
そして、n+ −GaAsサブコレクタ層3の上面にコレ
クタ電極33が形成され、該コレクタ電極33はエアブ
リッジ電極35に接続されている。p+ −GaAsベー
ス層5の上面の中央部には、n−AlGaAs層6、n
−Al0.26Ga0.74Asエミッタ層7、n−Alx Ga
1-x Asバラスト抵抗層59、n+ −GaAsスペーサ
層11、n−InGaAs層12、及びn+ −In0.5
Ga0.5 Asエミッタコンタクト層13が逆メサ状に順
次積層配置されている。そして、p+ −GaAsベース
層5の上面の両端部には、ベース電極31が形成され、
ベース電極31はベース端子53に接続されている。ま
た、エミッタコンタクト層13上にはエミッタ電極34
(エミッタフィンガー)が配置され、該エミッタ電極3
4はエミッタ端子54に接続されている。ここで、n+
−GaAsサブコレクタ層3からn+ −In0.5 Ga
0.5 Asエミッタコンタクト層13までの層がトランジ
スタユニット15を構成する。
タの内部に形成されたトランジスタユニットの構造を示
す、図10のA−A’断面の部分拡大図であり、図にお
いて、1は半絶縁性のGaAs基板であり、該GaAs
基板1上に、バッファ層2、n+ −GaAsサブコレク
タ層3、n−GaAsコレクタ層4、及びp+ −GaA
sベース層5が段付のメサ状に順次積層配置され、その
両側を埋めるように絶縁化領域21が形成されている。
そして、n+ −GaAsサブコレクタ層3の上面にコレ
クタ電極33が形成され、該コレクタ電極33はエアブ
リッジ電極35に接続されている。p+ −GaAsベー
ス層5の上面の中央部には、n−AlGaAs層6、n
−Al0.26Ga0.74Asエミッタ層7、n−Alx Ga
1-x Asバラスト抵抗層59、n+ −GaAsスペーサ
層11、n−InGaAs層12、及びn+ −In0.5
Ga0.5 Asエミッタコンタクト層13が逆メサ状に順
次積層配置されている。そして、p+ −GaAsベース
層5の上面の両端部には、ベース電極31が形成され、
ベース電極31はベース端子53に接続されている。ま
た、エミッタコンタクト層13上にはエミッタ電極34
(エミッタフィンガー)が配置され、該エミッタ電極3
4はエミッタ端子54に接続されている。ここで、n+
−GaAsサブコレクタ層3からn+ −In0.5 Ga
0.5 Asエミッタコンタクト層13までの層がトランジ
スタユニット15を構成する。
【0004】このように、ヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタ51では、エミッタ端子54とコレクタ端子52
との間にトランジスタユニット15が複数(図示例では
10個)並列に形成されているため、高出力が可能であ
る。しかし、並列に形成された各トランジスタユニット
15を均一に動作させることは容易ではなく、不均一動
作が生じてしまうと一個のトランジスタユニット15に
電流が集中し、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ51
の熱的暴走や破壊的故障が起きてしまう。この問題点を
解決するため、各トランジスタユニット15に流れる電
流を均一にするよう各トランジスタユニット15のエミ
ッタ層7とエミッタ電極34との間にバラスト抵抗層5
9がそれぞれ配置されている。
ジスタ51では、エミッタ端子54とコレクタ端子52
との間にトランジスタユニット15が複数(図示例では
10個)並列に形成されているため、高出力が可能であ
る。しかし、並列に形成された各トランジスタユニット
15を均一に動作させることは容易ではなく、不均一動
作が生じてしまうと一個のトランジスタユニット15に
電流が集中し、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ51
の熱的暴走や破壊的故障が起きてしまう。この問題点を
解決するため、各トランジスタユニット15に流れる電
流を均一にするよう各トランジスタユニット15のエミ
ッタ層7とエミッタ電極34との間にバラスト抵抗層5
9がそれぞれ配置されている。
【0005】ところで、このバラスト抵抗層59の材料
として、上記ヘテロ接合バイポーラトランジスタ51
は、Alx Ga1-x Asを用いているが、低濃度にドー
ピングされたGaAsを用いたものもある(D.UEDA et.
al,ELECTRONICS LETTERS,vol.25,No.19,p.1268(1989)参
照)。しかしこの低濃度にドーピングされたGaAsを
用いた場合には、トランジスタユニットの均一動作実現
に必要なバラスト抵抗値を得るために1×1016cm-3以
下のキャリア濃度で2000Å以上の厚さのバラスト抵
抗層を形成しなければならない。その場合、キャリア濃
度が低いことにより表面空乏層が広くなり、エミッタ中
を流れる電流を側面から狭窄してしまうこと、バラスト
抵抗層が非常に厚くなるため、プロセスにおいてエミッ
タの断面形状の制御性が悪化すること、キャリア濃度が
低いため,注入される電子によってバラスト抵抗層の抵
抗値が変調されること、ベース電極を形成する際にベー
ス最上面を露出させることが必要であるが(図11参
照)バラスト抵抗層を厚くすると、エッチング量が増
し、従ってバラツキが増加するためベース最上面をうま
く出せずにベース抵抗がバラツクこと等の問題がある。
として、上記ヘテロ接合バイポーラトランジスタ51
は、Alx Ga1-x Asを用いているが、低濃度にドー
ピングされたGaAsを用いたものもある(D.UEDA et.
al,ELECTRONICS LETTERS,vol.25,No.19,p.1268(1989)参
照)。しかしこの低濃度にドーピングされたGaAsを
用いた場合には、トランジスタユニットの均一動作実現
に必要なバラスト抵抗値を得るために1×1016cm-3以
下のキャリア濃度で2000Å以上の厚さのバラスト抵
抗層を形成しなければならない。その場合、キャリア濃
度が低いことにより表面空乏層が広くなり、エミッタ中
を流れる電流を側面から狭窄してしまうこと、バラスト
抵抗層が非常に厚くなるため、プロセスにおいてエミッ
タの断面形状の制御性が悪化すること、キャリア濃度が
低いため,注入される電子によってバラスト抵抗層の抵
抗値が変調されること、ベース電極を形成する際にベー
ス最上面を露出させることが必要であるが(図11参
照)バラスト抵抗層を厚くすると、エッチング量が増
し、従ってバラツキが増加するためベース最上面をうま
く出せずにベース抵抗がバラツクこと等の問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一方、バラスト抵抗層
にAlx Ga1-x Asを用いたものにも次のような問題
がある。すなわち、Alx Ga1-x Asバラスト抵抗層
のAl組成xをx=0.2〜0.35とした例として、
J.K.Twynam et.al,Abstracts of Topical Workshop onH
eterostructure Micro electronics,p.64,Aug.1994 に
記載のものがあり、x>0.4とした例として特開平7
−7013号公報に記載のものがあるが、Al組成xを
x=0.2〜0.35とした場合、電子移動度が比較的
大きいためGaAsの場合と同様、キャリア濃度を10
16cm-3台にする必要がある。しかし、Alx Ga1-x A
s層のドーピング濃度とキャリア濃度との関係は、図6
に示すように、ドーピング濃度が1017cm-3以上ではキ
ャリア濃度はドーピング濃度にほぼ比例するが、ドーピ
ング濃度が1016cm-3台になると、残留不純物によりキ
ャリア濃度が急激に低下する。このため、1016cm-3台
にキャリア濃度を制御することは非常に困難であるとい
う問題がある。また、Alx Ga1-x As層のキャリア
濃度とウエハ面内での抵抗率ρのバラツキとの関係で
は、図7に示すように、キャリア濃度が1016cm-3以下
になるとウエハ面内での抵抗率ρのバラツキが非常に大
きくなるという問題がある。
にAlx Ga1-x Asを用いたものにも次のような問題
がある。すなわち、Alx Ga1-x Asバラスト抵抗層
のAl組成xをx=0.2〜0.35とした例として、
J.K.Twynam et.al,Abstracts of Topical Workshop onH
eterostructure Micro electronics,p.64,Aug.1994 に
記載のものがあり、x>0.4とした例として特開平7
−7013号公報に記載のものがあるが、Al組成xを
x=0.2〜0.35とした場合、電子移動度が比較的
大きいためGaAsの場合と同様、キャリア濃度を10
16cm-3台にする必要がある。しかし、Alx Ga1-x A
s層のドーピング濃度とキャリア濃度との関係は、図6
に示すように、ドーピング濃度が1017cm-3以上ではキ
ャリア濃度はドーピング濃度にほぼ比例するが、ドーピ
ング濃度が1016cm-3台になると、残留不純物によりキ
ャリア濃度が急激に低下する。このため、1016cm-3台
にキャリア濃度を制御することは非常に困難であるとい
う問題がある。また、Alx Ga1-x As層のキャリア
濃度とウエハ面内での抵抗率ρのバラツキとの関係で
は、図7に示すように、キャリア濃度が1016cm-3以下
になるとウエハ面内での抵抗率ρのバラツキが非常に大
きくなるという問題がある。
【0007】一方、Al組成xをx>0.4とした場
合、電子移動度が小さくなるため、上記の低濃度にドー
ピングされたGaAs層の場合における問題点や、上記
のx=0.2〜0.35とした場合におけるキャリア濃
度に関する問題点は解消する。しかしながら、この場合
には、まず、上記Al組成xの範囲においてAlx Ga
1-x Asバラスト抵抗層を形成すると、その抵抗率ρの
制御が困難となる場合があるという問題がある。
合、電子移動度が小さくなるため、上記の低濃度にドー
ピングされたGaAs層の場合における問題点や、上記
のx=0.2〜0.35とした場合におけるキャリア濃
度に関する問題点は解消する。しかしながら、この場合
には、まず、上記Al組成xの範囲においてAlx Ga
1-x Asバラスト抵抗層を形成すると、その抵抗率ρの
制御が困難となる場合があるという問題がある。
【0008】次に、当該特開平7−7013号公報に記
載されている構造,及び上記ヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ51の構造のように、Alx Ga1-x Asバラ
スト抵抗層にGaAs層が隣接して配置されていると、
Alx Ga1-x Asバラスト抵抗層とGaAs層とのバ
ンド不連続が非常に大きいため、以下のような問題を生
じる。
載されている構造,及び上記ヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ51の構造のように、Alx Ga1-x Asバラ
スト抵抗層にGaAs層が隣接して配置されていると、
Alx Ga1-x Asバラスト抵抗層とGaAs層とのバ
ンド不連続が非常に大きいため、以下のような問題を生
じる。
【0009】すなわち、図12は、n−Alx Ga1-x
Asバラスト抵抗層の抵抗の温度依存性を示す図であ
り、温度Tに対し該温度Tでの抵抗RE(T)と常温で
の抵抗RE(30°C)との比をプロットした図である
が、図示するように、バラスト抵抗層がGaAs,及び
Al組成の小さいn−Al0.2 Ga0.8 Asである場合
は、その抵抗の温度依存性が小さいが、バラスト抵抗層
がAl組成の大きいn−Al0.8 Ga0.2 Asである場
合は、その抵抗の温度依存性が大きく、しかも温度の上
昇に伴いその抵抗が減少する。また、図13は、n−A
l0.8 Ga0.2 Asバラスト抵抗層の電流に対する電
圧,及び抵抗値を示す図であるが、図示するように、バ
ラスト抵抗層は、その抵抗値が電流の増加に従って減少
する負性抵抗の現象を示す。これらの現象はいずれもト
ランジスタユニット15の不均一動作を招くものであ
る。
Asバラスト抵抗層の抵抗の温度依存性を示す図であ
り、温度Tに対し該温度Tでの抵抗RE(T)と常温で
の抵抗RE(30°C)との比をプロットした図である
が、図示するように、バラスト抵抗層がGaAs,及び
Al組成の小さいn−Al0.2 Ga0.8 Asである場合
は、その抵抗の温度依存性が小さいが、バラスト抵抗層
がAl組成の大きいn−Al0.8 Ga0.2 Asである場
合は、その抵抗の温度依存性が大きく、しかも温度の上
昇に伴いその抵抗が減少する。また、図13は、n−A
l0.8 Ga0.2 Asバラスト抵抗層の電流に対する電
圧,及び抵抗値を示す図であるが、図示するように、バ
ラスト抵抗層は、その抵抗値が電流の増加に従って減少
する負性抵抗の現象を示す。これらの現象はいずれもト
ランジスタユニット15の不均一動作を招くものであ
る。
【0010】本発明は、かかる問題点を解決するために
なされたもので、Alx Ga1-x Asバラスト抵抗層の
Al組成,及びキャリア濃度の適正化、及びバラスト抵
抗に隣接する傾斜接続層の設置により、トランジスタユ
ニットの均一な動作が可能な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している。
なされたもので、Alx Ga1-x Asバラスト抵抗層の
Al組成,及びキャリア濃度の適正化、及びバラスト抵
抗に隣接する傾斜接続層の設置により、トランジスタユ
ニットの均一な動作が可能な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している。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明(請求項1)に係
るヘテロ接合バイポーラトランジスタは、エミッタ電極
とコレクタ電極との間に、エミッタ層,ベース層,及び
コレクタ層を備えた複数のトランジスタユニットが並列
に形成されたヘテロ接合バイポーラトランジスタにおい
て、上記エミッタ層と上記エミッタ電極との間に,Al
x Ga1-x As(0.5≦x≦1)からなるバラスト抵
抗層を備えたものである。
るヘテロ接合バイポーラトランジスタは、エミッタ電極
とコレクタ電極との間に、エミッタ層,ベース層,及び
コレクタ層を備えた複数のトランジスタユニットが並列
に形成されたヘテロ接合バイポーラトランジスタにおい
て、上記エミッタ層と上記エミッタ電極との間に,Al
x Ga1-x As(0.5≦x≦1)からなるバラスト抵
抗層を備えたものである。
【0012】本発明(請求項2)に係るヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタは、上記のヘテロ接合バイポーラト
ランジスタ(請求項1)において、上記バラスト抵抗層
のキャリア濃度が1×1017cm-3以上であるようにした
ものである。
ポーラトランジスタは、上記のヘテロ接合バイポーラト
ランジスタ(請求項1)において、上記バラスト抵抗層
のキャリア濃度が1×1017cm-3以上であるようにした
ものである。
【0013】本発明(請求項3)に係るヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタは、上記のヘテロ接合バイポーラト
ランジスタ(請求項1又は2)において、上記バラスト
抵抗層の少なくとも一方の面に接するように半導体から
なる傾斜接続層を形成し、該傾斜接続層を、そのバンド
ギャップが、その厚み方向において、上記バラスト抵抗
層側での該バラスト抵抗層のバンドギャップに等しい値
から、上記バラスト抵抗層と反対側での,該反対側で該
傾斜接続層に接する層のバンドギャップに等しい値まで
徐々に変化する値を有するものであるようにしたもので
ある。
ポーラトランジスタは、上記のヘテロ接合バイポーラト
ランジスタ(請求項1又は2)において、上記バラスト
抵抗層の少なくとも一方の面に接するように半導体から
なる傾斜接続層を形成し、該傾斜接続層を、そのバンド
ギャップが、その厚み方向において、上記バラスト抵抗
層側での該バラスト抵抗層のバンドギャップに等しい値
から、上記バラスト抵抗層と反対側での,該反対側で該
傾斜接続層に接する層のバンドギャップに等しい値まで
徐々に変化する値を有するものであるようにしたもので
ある。
【0014】
実施の形態1. 構成1.本発明の実施の形態1におけるヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタ(請求項1)は、図1に示されるよ
うに、エミッタ電極34とコレクタ電極33との間に、
エミッタ層7,ベース層5,及びコレクタ層4を備えた
複数のトランジスタユニットが並列に形成されたヘテロ
接合バイポーラトランジスタにおいて、上記エミッタ層
7と上記エミッタ電極34との間に,Alx Ga1-x A
s(0.5≦x≦1)からなるバラスト抵抗層9を備え
たものである。これにより、図4に示されるように、抵
抗率ρがAl組成xに対して極大値をとるx=0.4付
近の範囲を含まないこととなり、ヘテロ接合バイポーラ
トランジスタ製造工程におけるAlx Ga1-x Asバラ
スト抵抗層9の抵抗率ρの制御が容易となる。その結
果、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの歩留りを向上
させることができる。
ポーラトランジスタ(請求項1)は、図1に示されるよ
うに、エミッタ電極34とコレクタ電極33との間に、
エミッタ層7,ベース層5,及びコレクタ層4を備えた
複数のトランジスタユニットが並列に形成されたヘテロ
接合バイポーラトランジスタにおいて、上記エミッタ層
7と上記エミッタ電極34との間に,Alx Ga1-x A
s(0.5≦x≦1)からなるバラスト抵抗層9を備え
たものである。これにより、図4に示されるように、抵
抗率ρがAl組成xに対して極大値をとるx=0.4付
近の範囲を含まないこととなり、ヘテロ接合バイポーラ
トランジスタ製造工程におけるAlx Ga1-x Asバラ
スト抵抗層9の抵抗率ρの制御が容易となる。その結
果、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの歩留りを向上
させることができる。
【0015】構成2.本発明の実施の形態1におけるヘ
テロ接合バイポーラトランジスタ(請求項2)は、図5
に示されるように、上記の構成1のヘテロ接合バイポー
ラトランジスタにおいて、バラスト抵抗層49のキャリ
ア濃度が1×1017cm-3以上であるようにしたものであ
る。これにより、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの
製造工程におけるキャリア濃度の制御が容易となり、バ
ラスト抵抗値の制御性を向上させることができる。ま
た、図8に示されるように、ウエハ40面内における抵
抗率ρの均一性を向上させることができ、またウエハ4
0の成長時期が異なる場合における抵抗率ρの再現性を
向上させることができる。その結果、ヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタの歩留りを向上させることができる。
テロ接合バイポーラトランジスタ(請求項2)は、図5
に示されるように、上記の構成1のヘテロ接合バイポー
ラトランジスタにおいて、バラスト抵抗層49のキャリ
ア濃度が1×1017cm-3以上であるようにしたものであ
る。これにより、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの
製造工程におけるキャリア濃度の制御が容易となり、バ
ラスト抵抗値の制御性を向上させることができる。ま
た、図8に示されるように、ウエハ40面内における抵
抗率ρの均一性を向上させることができ、またウエハ4
0の成長時期が異なる場合における抵抗率ρの再現性を
向上させることができる。その結果、ヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタの歩留りを向上させることができる。
【0016】構成3.本発明の実施の形態1におけるヘ
テロ接合バイポーラトランジスタ(請求項3)は、図9
に示されるように、上記の構成1又は2のヘテロ接合バ
イポーラトランジスタにおいて、バラスト抵抗層49の
少なくとも一方の面に接するように半導体からなる傾斜
接続層8,10を形成し、該傾斜接続層8,10を、そ
のバンドギャップが、その厚み方向において、上記バラ
スト抵抗層49側での該バラスト抵抗層49のバンドギ
ャップに等しい値から、上記バラスト抵抗層49と反対
側での,該反対側で該傾斜接続層8,10に接する層
7,11のバンドギャップに等しい値まで徐々に変化す
る値を有するものであるようにしたものである。これに
より、上記バラスト抵抗層49と、上記傾斜接続層8,
10に隣接する層7,11とのバンド不連続が緩和さ
れ、バラスト抵抗値の温度依存性を改善し、かつバラス
ト抵抗層が負性抵抗の現象を示すのを防止することがで
きる。その結果、トランジスタユニット15の均一な動
作を実現することができる。
テロ接合バイポーラトランジスタ(請求項3)は、図9
に示されるように、上記の構成1又は2のヘテロ接合バ
イポーラトランジスタにおいて、バラスト抵抗層49の
少なくとも一方の面に接するように半導体からなる傾斜
接続層8,10を形成し、該傾斜接続層8,10を、そ
のバンドギャップが、その厚み方向において、上記バラ
スト抵抗層49側での該バラスト抵抗層49のバンドギ
ャップに等しい値から、上記バラスト抵抗層49と反対
側での,該反対側で該傾斜接続層8,10に接する層
7,11のバンドギャップに等しい値まで徐々に変化す
る値を有するものであるようにしたものである。これに
より、上記バラスト抵抗層49と、上記傾斜接続層8,
10に隣接する層7,11とのバンド不連続が緩和さ
れ、バラスト抵抗値の温度依存性を改善し、かつバラス
ト抵抗層が負性抵抗の現象を示すのを防止することがで
きる。その結果、トランジスタユニット15の均一な動
作を実現することができる。
【0017】
実施例1.本発明の一実施例について説明する。図1は
本実施例1によるヘテロ接合バイポーラトランジスタの
構造を示す拡大断面図である。図において、1は半絶縁
性GaAs基板であり、該GaAs基板1上に、超格子
層又はアンドープGaAs層,あるいはその両方の組合
せからなるバッファ層2が配置される。バッファ層2上
には、高濃度にドープしたn+ −GaAsサブコレクタ
層3(キャリア濃度5×1018cm-3,厚さ500nm)
が配置される。n+ −サブコレクタ層3上には低濃度に
ドープしたn−GaAsコレクタ層4(キャリア濃度3
×1016cm-3,厚さ700nm)が配置される。n−G
aAsコレクタ層4上には高濃度にドープしたp+ −G
aAsベース層5(キャリア濃度4×1019cm-3,厚さ
70nm)が配置される。これらバッファ層2、n+ −
GaAsサブコレクタ層3、n−GaAsコレクタ層
4、及びp+ −GaAsベース層5は段付のリセス状に
形成され、その両側を埋めるように絶縁化領域21が形
成されている。そして上記リセス形状の段面である,n
+ −GaAsサブコレクタ層3の上面の一部にコレクタ
電極33が形成され、該コレクタ電極33はエアブリッ
ジ電極35に接続されている。
本実施例1によるヘテロ接合バイポーラトランジスタの
構造を示す拡大断面図である。図において、1は半絶縁
性GaAs基板であり、該GaAs基板1上に、超格子
層又はアンドープGaAs層,あるいはその両方の組合
せからなるバッファ層2が配置される。バッファ層2上
には、高濃度にドープしたn+ −GaAsサブコレクタ
層3(キャリア濃度5×1018cm-3,厚さ500nm)
が配置される。n+ −サブコレクタ層3上には低濃度に
ドープしたn−GaAsコレクタ層4(キャリア濃度3
×1016cm-3,厚さ700nm)が配置される。n−G
aAsコレクタ層4上には高濃度にドープしたp+ −G
aAsベース層5(キャリア濃度4×1019cm-3,厚さ
70nm)が配置される。これらバッファ層2、n+ −
GaAsサブコレクタ層3、n−GaAsコレクタ層
4、及びp+ −GaAsベース層5は段付のリセス状に
形成され、その両側を埋めるように絶縁化領域21が形
成されている。そして上記リセス形状の段面である,n
+ −GaAsサブコレクタ層3の上面の一部にコレクタ
電極33が形成され、該コレクタ電極33はエアブリッ
ジ電極35に接続されている。
【0018】p+ −GaAsベース層5上にはAl組成
を0から0.26まで徐々に変化させたn−AlGaA
s層6(キャリア濃度1×1018cm-3,厚さ26nm)
が配置される。n−AlGaAs層6上にはn−Al
0.26Ga0.74Asエミッタ層7(キャリア濃度1×10
18cm-3,厚さ90nm)が配置される。n−Al0.26G
a0.74Asエミッタ層7上にはn−Alx Ga1-x As
バラスト抵抗層9(0.5≦x≦1,厚さ100nm)
が配置される。ここで、n−Alx Ga1-x Asバラス
ト抵抗層9のAl組成xは、本実施例では0.8とし
た。n−Alx Ga1-x Asバラスト抵抗層9上には高
濃度にドープしたn+ −GaAsスペーサ層11(キャ
リア濃度5×1018cm-3,厚さ30nm)が配置され
る。n+ −GaAsスペーサ層11上にはIn組成を0
から0.5まで,キャリア濃度を5×1018cm-3から4
×1019cm-3まで徐々に変化させたn−InGaAs層
12(厚さ50nm)が配置される。n−InGaAs
層12上には高濃度にドープしたn+ - In0.5 Ga
0.5 Asエミッタコンタクト層13(キャリア濃度4×
1019cm-3,厚さ50nm)が配置される。ここで、n
+ −GaAsサブコレクタ層3からn+ −In0.5 Ga
0.5 Asエミッタコンタクト層13までの層がトランジ
スタユニット15を構成する。
を0から0.26まで徐々に変化させたn−AlGaA
s層6(キャリア濃度1×1018cm-3,厚さ26nm)
が配置される。n−AlGaAs層6上にはn−Al
0.26Ga0.74Asエミッタ層7(キャリア濃度1×10
18cm-3,厚さ90nm)が配置される。n−Al0.26G
a0.74Asエミッタ層7上にはn−Alx Ga1-x As
バラスト抵抗層9(0.5≦x≦1,厚さ100nm)
が配置される。ここで、n−Alx Ga1-x Asバラス
ト抵抗層9のAl組成xは、本実施例では0.8とし
た。n−Alx Ga1-x Asバラスト抵抗層9上には高
濃度にドープしたn+ −GaAsスペーサ層11(キャ
リア濃度5×1018cm-3,厚さ30nm)が配置され
る。n+ −GaAsスペーサ層11上にはIn組成を0
から0.5まで,キャリア濃度を5×1018cm-3から4
×1019cm-3まで徐々に変化させたn−InGaAs層
12(厚さ50nm)が配置される。n−InGaAs
層12上には高濃度にドープしたn+ - In0.5 Ga
0.5 Asエミッタコンタクト層13(キャリア濃度4×
1019cm-3,厚さ50nm)が配置される。ここで、n
+ −GaAsサブコレクタ層3からn+ −In0.5 Ga
0.5 Asエミッタコンタクト層13までの層がトランジ
スタユニット15を構成する。
【0019】図2は、本実施例1によるヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタの製造方法を示す工程断面図であ
り、図において、図1と同一符号は同一又は相当する部
分を示しており、22はSiON膜、23はWSi膜、
24はレジスト、25はエミッタメサである。以下、図
2に従って、本実施例1によるヘテロ接合バイポーラト
ランジスタの製造方法を説明する。
ポーラトランジスタの製造方法を示す工程断面図であ
り、図において、図1と同一符号は同一又は相当する部
分を示しており、22はSiON膜、23はWSi膜、
24はレジスト、25はエミッタメサである。以下、図
2に従って、本実施例1によるヘテロ接合バイポーラト
ランジスタの製造方法を説明する。
【0020】まず、半絶縁性GaAs基板1上に、バッ
ファ層2、n+ −GaAsサブコレクタ層3、n−Ga
Asコレクタ層4、p+ −GaAsベース層5、n−A
lGaAs層6、n−Al0.26Ga0.74Asエミッタ層
7、n−Al0.8 Ga0.2 Asバラスト抵抗層9、n+
−GaAsスペーサ層11、n−InGaAs層12、
及びn+ −In0.5 Ga0.5 Asエミッタコンタクト層
13をエピタキシャル成長により順次積層形成する(図
2(a) )。
ファ層2、n+ −GaAsサブコレクタ層3、n−Ga
Asコレクタ層4、p+ −GaAsベース層5、n−A
lGaAs層6、n−Al0.26Ga0.74Asエミッタ層
7、n−Al0.8 Ga0.2 Asバラスト抵抗層9、n+
−GaAsスペーサ層11、n−InGaAs層12、
及びn+ −In0.5 Ga0.5 Asエミッタコンタクト層
13をエピタキシャル成長により順次積層形成する(図
2(a) )。
【0021】次いで、上記積層形成された半導体層2〜
13にイオン注入により絶縁化領域21を形成する(図
2(b) )。次いで、n+ −In0.5 Ga0.5 Asエミッ
タコンタクト層13上の所定の領域にダミーエミッタと
なるSiON膜22,及びWSi膜23を積層形成し、
該SiON膜22,及びWSi膜23をマスクとして、
上記積層形成された半導体層2〜13,及び絶縁化領域
21をp+ −GaAsベース層5の上面の高さまでエッ
チングし、これにより、該p+ −GaAsベース層5上
にエミッタメサ25を形成する(図2(c) )。次いで、
SiON膜22,及びWSi膜23をマスクとして、p
+ −GaAsベース層5上にベース電極31を形成する
(図2(d) )。
13にイオン注入により絶縁化領域21を形成する(図
2(b) )。次いで、n+ −In0.5 Ga0.5 Asエミッ
タコンタクト層13上の所定の領域にダミーエミッタと
なるSiON膜22,及びWSi膜23を積層形成し、
該SiON膜22,及びWSi膜23をマスクとして、
上記積層形成された半導体層2〜13,及び絶縁化領域
21をp+ −GaAsベース層5の上面の高さまでエッ
チングし、これにより、該p+ −GaAsベース層5上
にエミッタメサ25を形成する(図2(c) )。次いで、
SiON膜22,及びWSi膜23をマスクとして、p
+ −GaAsベース層5上にベース電極31を形成する
(図2(d) )。
【0022】次いで、絶縁化領域21の所定の領域をエ
ッチングにより除去し、n+ −GaAサブコレクタ層3
上にコレクタ電極33を形成する(図2(e) )。
ッチングにより除去し、n+ −GaAサブコレクタ層3
上にコレクタ電極33を形成する(図2(e) )。
【0023】次いで、基板全面をレジスト24で覆い、
その後、エミッタメサ25上のSiON膜22,WSi
膜23,及びベース電極層31を除去する。その後、基
板全体をエミッタ電極層34で覆い、エミッタメサ25
のn+ −In0.5 Ga0.5 Asエミッタコンタクト層1
3上にエミッタ電極34を形成する(図2(f) )。
その後、エミッタメサ25上のSiON膜22,WSi
膜23,及びベース電極層31を除去する。その後、基
板全体をエミッタ電極層34で覆い、エミッタメサ25
のn+ −In0.5 Ga0.5 Asエミッタコンタクト層1
3上にエミッタ電極34を形成する(図2(f) )。
【0024】次いで、レジスト24、及び該レジスト2
4上のエミッタ電極層34を除去し、その後、コレクタ
電極33とコレクタ端子(図示せず)とを結ぶようにエ
アブリッジ電極35を形成する(図2(g) )。
4上のエミッタ電極層34を除去し、その後、コレクタ
電極33とコレクタ端子(図示せず)とを結ぶようにエ
アブリッジ電極35を形成する(図2(g) )。
【0025】次に、n−Alx Ga1-x Asバラスト抵
抗層9のAl組成xの最適範囲について説明する。図3
は、n−Alx Ga1-x As半導体層のAl組成xに対
するキャリア濃度,及びキャリア(電子)の移動度を示
す図であり、図4はn−Alx Ga1-x As半導体層の
Al組成xに対する抵抗率ρを示す図である。Alx G
a1-x AsにSiなどのドナー不純物をドープした場
合、Al組成xに依存して不純物準位が変化する。その
不純物準位はAl組成xがおよそ0.4付近で最も深く
なり、それよりもAl組成xが低くなるか、あるいは高
くなると不純物準位は浅くなる。そのため、同じ濃度の
ドナー不純物をドーピングした場合、電気伝導に寄与す
るキャリア濃度は図3に示すように、Al組成xが0.
4付近で最も少なくなる。また、キャリアの移動度は、
図3に示すように、Al組成xが0から増加するにつれ
て徐々に低下していくが、Al組成xが0.4付近で急
激に低下し、Al組成xが約0.5以上ではほぼ一定の
低い値となる。ここで、抵抗率は(電荷)×(キャリア
濃度)×(移動度)に逆比例する。従って、図4に示す
ように、抵抗率ρは、Al組成xが増加するにつれて徐
々に増加していくが、Al組成xが0.4付近で極大と
なり、Al組成xが約0.5以上の領域では、Al組成
xが小さい領域の値より高い値を保持しつつ徐々に減少
していく。従って、Al組成xが0.4付近では、少し
のAl組成のバラツキに対しても抵抗率ρが大きく変化
するため、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造工
程において、n−Alx Ga1-x Asバラスト抵抗層9
の抵抗率ρの制御が困難となる。
抗層9のAl組成xの最適範囲について説明する。図3
は、n−Alx Ga1-x As半導体層のAl組成xに対
するキャリア濃度,及びキャリア(電子)の移動度を示
す図であり、図4はn−Alx Ga1-x As半導体層の
Al組成xに対する抵抗率ρを示す図である。Alx G
a1-x AsにSiなどのドナー不純物をドープした場
合、Al組成xに依存して不純物準位が変化する。その
不純物準位はAl組成xがおよそ0.4付近で最も深く
なり、それよりもAl組成xが低くなるか、あるいは高
くなると不純物準位は浅くなる。そのため、同じ濃度の
ドナー不純物をドーピングした場合、電気伝導に寄与す
るキャリア濃度は図3に示すように、Al組成xが0.
4付近で最も少なくなる。また、キャリアの移動度は、
図3に示すように、Al組成xが0から増加するにつれ
て徐々に低下していくが、Al組成xが0.4付近で急
激に低下し、Al組成xが約0.5以上ではほぼ一定の
低い値となる。ここで、抵抗率は(電荷)×(キャリア
濃度)×(移動度)に逆比例する。従って、図4に示す
ように、抵抗率ρは、Al組成xが増加するにつれて徐
々に増加していくが、Al組成xが0.4付近で極大と
なり、Al組成xが約0.5以上の領域では、Al組成
xが小さい領域の値より高い値を保持しつつ徐々に減少
していく。従って、Al組成xが0.4付近では、少し
のAl組成のバラツキに対しても抵抗率ρが大きく変化
するため、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造工
程において、n−Alx Ga1-x Asバラスト抵抗層9
の抵抗率ρの制御が困難となる。
【0026】本実施例1ではAl組成xを0.5≦x≦
1の範囲に制限するので、抵抗率ρがAl組成xに対し
て極大値をとるx=0.4付近の範囲を含まないことと
なり、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造工程に
おけるn−Alx Ga1-x Asバラスト抵抗層9の抵抗
率ρの制御が容易となる。その結果、ヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタの歩留りを向上させることができる。
また、Al組成xが0.5≦x≦1の範囲では、キャリ
アの移動度が低いため、後述するように、キャリア濃度
を高くすることにより、バラスト抵抗値の制御性を向上
させることが可能となる。
1の範囲に制限するので、抵抗率ρがAl組成xに対し
て極大値をとるx=0.4付近の範囲を含まないことと
なり、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造工程に
おけるn−Alx Ga1-x Asバラスト抵抗層9の抵抗
率ρの制御が容易となる。その結果、ヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタの歩留りを向上させることができる。
また、Al組成xが0.5≦x≦1の範囲では、キャリ
アの移動度が低いため、後述するように、キャリア濃度
を高くすることにより、バラスト抵抗値の制御性を向上
させることが可能となる。
【0027】実施例2.本発明の他の実施例を説明す
る。図5は本実施例2によるヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタの構造を示す拡大断面図であり、図において、
図1と同一符号は同一又は相当部分を示しており、49
は2×1017cm-3のキャリア濃度にドーピングされた
Al0.8 Ga0.2 Asバラスト抵抗層(厚さ100n
m)である。ここで、バラスト抵抗層49の材料には、
実施例1で説明したように、Al0.8 Ga0.2 Asに限
らず、Al組成xが0.5≦x≦1の範囲にあるn−A
lx Ga1-x Asを用いることができる。また、バラス
ト抵抗層49の厚みは、本実施例では、100nmとし
たが、Al組成xを変える場合には、その厚みを、トラ
ンジスタユニット15を均一に動作させるために必要と
なるバラスト抵抗の設計値に合わせて変える必要があ
る。
る。図5は本実施例2によるヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタの構造を示す拡大断面図であり、図において、
図1と同一符号は同一又は相当部分を示しており、49
は2×1017cm-3のキャリア濃度にドーピングされた
Al0.8 Ga0.2 Asバラスト抵抗層(厚さ100n
m)である。ここで、バラスト抵抗層49の材料には、
実施例1で説明したように、Al0.8 Ga0.2 Asに限
らず、Al組成xが0.5≦x≦1の範囲にあるn−A
lx Ga1-x Asを用いることができる。また、バラス
ト抵抗層49の厚みは、本実施例では、100nmとし
たが、Al組成xを変える場合には、その厚みを、トラ
ンジスタユニット15を均一に動作させるために必要と
なるバラスト抵抗の設計値に合わせて変える必要があ
る。
【0028】本実施例2によるヘテロ接合バイポーラト
ランジスタは、Al0.8 Ga0.2 Asバラスト抵抗層4
9を2×1017cm-3のキャリア濃度にドーピングする
他は、実施例1の場合と同様に製造することができる。
ランジスタは、Al0.8 Ga0.2 Asバラスト抵抗層4
9を2×1017cm-3のキャリア濃度にドーピングする
他は、実施例1の場合と同様に製造することができる。
【0029】次に、バラスト抵抗層49のキャリア濃度
の最適範囲について説明する。図6は、n−Alx Ga
1-x As半導体層のドーピング濃度に対するキャリア濃
度を示す図であり、図7はn−Alx Ga1-x Asウエ
ハのキャリア濃度に対するウエハ面内の抵抗率ρのバラ
ツキ(標準偏差/平均値)を示す図である。n−Alx
Ga1-x Asのキャリア濃度は、図6に示すように、A
l組成xにはほとんど依存せず、ドーピング濃度が10
17cm-3以上ではドーピング濃度にほぼ比例する。しか
し、ドーピング濃度が1016cm-3台になると、キャリア
が残留不純物によりトラップされ、キャリア濃度は急激
に低下する。このため、1016cm-3台にキャリア濃度を
制御することは非常に困難である。また、n−Alx G
a1-x Asウエハにおけるウエハ面内の抵抗率ρのバラ
ツキは、図7に示すように、そのキャリア濃度が低くな
るにつれて増加するが、キャリア濃度が1016cm-3以下
になると急激に大きくなる。また、Al組成xにはほと
んど依存しない。従って、n−Alx Ga1-x Asバラ
スト抵抗層49のキャリア濃度を、1×1017cm-3以上
の範囲に限定することにより、Al組成xにほとんど依
存することなく、キャリア濃度の制御が容易となり、ウ
エハ面内の抵抗率ρのバラツキを小さくすることが可能
となる。
の最適範囲について説明する。図6は、n−Alx Ga
1-x As半導体層のドーピング濃度に対するキャリア濃
度を示す図であり、図7はn−Alx Ga1-x Asウエ
ハのキャリア濃度に対するウエハ面内の抵抗率ρのバラ
ツキ(標準偏差/平均値)を示す図である。n−Alx
Ga1-x Asのキャリア濃度は、図6に示すように、A
l組成xにはほとんど依存せず、ドーピング濃度が10
17cm-3以上ではドーピング濃度にほぼ比例する。しか
し、ドーピング濃度が1016cm-3台になると、キャリア
が残留不純物によりトラップされ、キャリア濃度は急激
に低下する。このため、1016cm-3台にキャリア濃度を
制御することは非常に困難である。また、n−Alx G
a1-x Asウエハにおけるウエハ面内の抵抗率ρのバラ
ツキは、図7に示すように、そのキャリア濃度が低くな
るにつれて増加するが、キャリア濃度が1016cm-3以下
になると急激に大きくなる。また、Al組成xにはほと
んど依存しない。従って、n−Alx Ga1-x Asバラ
スト抵抗層49のキャリア濃度を、1×1017cm-3以上
の範囲に限定することにより、Al組成xにほとんど依
存することなく、キャリア濃度の制御が容易となり、ウ
エハ面内の抵抗率ρのバラツキを小さくすることが可能
となる。
【0030】図8は、本実施例2によるウエハの、該ウ
エハ面内の位置に対する抵抗率ρを示す図である。図に
おいて、40はウエハであり、○印,及び●印は、該ウ
エハ40面の直交する2つの直径方向の各位置における
抵抗率ρの値をそれぞれ示している。図示するように、
本実施例2によるウエハでは、該ウエハ40面内におけ
る抵抗率ρのバラツキは非常に小さいものとなってい
る。
エハ面内の位置に対する抵抗率ρを示す図である。図に
おいて、40はウエハであり、○印,及び●印は、該ウ
エハ40面の直交する2つの直径方向の各位置における
抵抗率ρの値をそれぞれ示している。図示するように、
本実施例2によるウエハでは、該ウエハ40面内におけ
る抵抗率ρのバラツキは非常に小さいものとなってい
る。
【0031】以上のように、本実施例2においては、n
−Alx Ga1-x As(0.5≦x≦1)バラスト抵抗
層49のキャリア濃度を、1×1017cm-3以上とするか
ら、これにより、製造工程における該キャリア濃度の制
御が容易となり、バラスト抵抗値の制御性を向上させる
ことができる。また、ウエハ40面内における抵抗率ρ
の均一性を向上させることができ、また、ウエハ40の
成長時期が異なる場合における抵抗率ρの再現性を向上
させることができる。その結果、ヘテロ接合バイポーラ
トランジスタの歩留りを向上させることができる。
−Alx Ga1-x As(0.5≦x≦1)バラスト抵抗
層49のキャリア濃度を、1×1017cm-3以上とするか
ら、これにより、製造工程における該キャリア濃度の制
御が容易となり、バラスト抵抗値の制御性を向上させる
ことができる。また、ウエハ40面内における抵抗率ρ
の均一性を向上させることができ、また、ウエハ40の
成長時期が異なる場合における抵抗率ρの再現性を向上
させることができる。その結果、ヘテロ接合バイポーラ
トランジスタの歩留りを向上させることができる。
【0032】実施例3.本発明のさらに他の実施例を説
明する。図9は本実施例3によるヘテロ接合バイポーラ
トランジスタの構造を示す拡大断面図であり、図におい
て、図5と同一符号は同一又は相当部分を示しており、
8はn−Al0.26Ga0.74Asエミッタ層7とn−Al
0.8 Ga0.2 Asバラスト抵抗層49との間に形成配置
された,Al組成を0.26から0.8まで徐々に変化
させたn−AlGaAs下側傾斜接続層8(キャリア濃
度1×1018cm-3,厚さ30nm)、10はn−Al
0.8 Ga0.2 Asバラスト抵抗層49とn+−GaAs
スペーサ層11との間に形成配置された,Al組成を
0.8から0まで徐々に変化させたAlGaAs上側傾
斜接続層10(キャリア濃度1×1018cm-3,厚さ30
nm)である。ここで、バラスト抵抗層49の材料に
は、実施例1で説明したように、Al0.8 Ga0.2 As
に限らず、Al組成xが0.5≦x≦1の範囲にあるn
−Alx Ga1-x Asを用いることができる。この場合
にはバラスト抵抗層49の上下に位置するn−AlGa
As下側傾斜接続層8,及びn−AlGaAs上側傾斜
接続層10のn−Alx Ga1-x Asバラスト抵抗層に
接する部分のAl組成xはn−Alx Ga1-x Asバラ
スト抵抗層のAl組成xに等しくする必要がある。な
お、n−AlGaAs層6,及びn−InGaAs層1
2は、その厚み方向において、Al組成,又はIn組成
が徐々に変化する値を有しているが、該層6は利得を向
上させるため,また該層12は格子定数の不整合を緩和
するため設けたものであり、上記n−AlGaAs下側
傾斜接続層8、及びn−AlGaAs上側傾斜接続層1
0とはその目的を異にするものである。
明する。図9は本実施例3によるヘテロ接合バイポーラ
トランジスタの構造を示す拡大断面図であり、図におい
て、図5と同一符号は同一又は相当部分を示しており、
8はn−Al0.26Ga0.74Asエミッタ層7とn−Al
0.8 Ga0.2 Asバラスト抵抗層49との間に形成配置
された,Al組成を0.26から0.8まで徐々に変化
させたn−AlGaAs下側傾斜接続層8(キャリア濃
度1×1018cm-3,厚さ30nm)、10はn−Al
0.8 Ga0.2 Asバラスト抵抗層49とn+−GaAs
スペーサ層11との間に形成配置された,Al組成を
0.8から0まで徐々に変化させたAlGaAs上側傾
斜接続層10(キャリア濃度1×1018cm-3,厚さ30
nm)である。ここで、バラスト抵抗層49の材料に
は、実施例1で説明したように、Al0.8 Ga0.2 As
に限らず、Al組成xが0.5≦x≦1の範囲にあるn
−Alx Ga1-x Asを用いることができる。この場合
にはバラスト抵抗層49の上下に位置するn−AlGa
As下側傾斜接続層8,及びn−AlGaAs上側傾斜
接続層10のn−Alx Ga1-x Asバラスト抵抗層に
接する部分のAl組成xはn−Alx Ga1-x Asバラ
スト抵抗層のAl組成xに等しくする必要がある。な
お、n−AlGaAs層6,及びn−InGaAs層1
2は、その厚み方向において、Al組成,又はIn組成
が徐々に変化する値を有しているが、該層6は利得を向
上させるため,また該層12は格子定数の不整合を緩和
するため設けたものであり、上記n−AlGaAs下側
傾斜接続層8、及びn−AlGaAs上側傾斜接続層1
0とはその目的を異にするものである。
【0033】本実施例3によるヘテロ接合バイポーラト
ランジスタは、n−Al0.26Ga0. 74Asエミッタ層7
とn−Al0.8 Ga0.2 Asバラスト抵抗層49との間
にn−AlGaAs下側傾斜接続層8を、n−Al0.8
Ga0.2 Asバラスト抵抗層49とn+ −GaAsスペ
ーサ層11との間にAlGaAs上側傾斜接続層10を
それぞれ形成配置する他は、実施例2の場合と同様に製
造することができる。また、n−AlGaAs下側傾斜
接続層8,及びn−AlGaAs上側傾斜接続層10
は、例えば、分子線エピタキシャル成長法において、G
aの温度を一定に保ち、Alの温度を時間とともに徐々
に変化させることにより、Al組成xが厚み方向におい
て徐々に変化するように形成することができる。
ランジスタは、n−Al0.26Ga0. 74Asエミッタ層7
とn−Al0.8 Ga0.2 Asバラスト抵抗層49との間
にn−AlGaAs下側傾斜接続層8を、n−Al0.8
Ga0.2 Asバラスト抵抗層49とn+ −GaAsスペ
ーサ層11との間にAlGaAs上側傾斜接続層10を
それぞれ形成配置する他は、実施例2の場合と同様に製
造することができる。また、n−AlGaAs下側傾斜
接続層8,及びn−AlGaAs上側傾斜接続層10
は、例えば、分子線エピタキシャル成長法において、G
aの温度を一定に保ち、Alの温度を時間とともに徐々
に変化させることにより、Al組成xが厚み方向におい
て徐々に変化するように形成することができる。
【0034】本実施例3においては、n−Al0.8 Ga
0.2 Asバラスト抵抗層49の下側に、そのAl組成
が、その厚み方向において、下層であるn−Al0.26G
a0.74Asエミッタ層7のAl組成と同じ値である0.
26から上層であるn−Al0. 8 Ga0.2 Asバラスト
抵抗層49のAl組成と同じ値である0.8まで徐々に
変化させたn−AlGaAs下側傾斜接続層8を配置
し、上記n−Al0.8 Ga0.2 Asバラスト抵抗層49
の上側に、そのAl組成が、その厚み方向において、下
層であるn−Al0.8 Ga0.2 Asバラスト抵抗層49
のAl組成と同じ値である0.8から上層であるn+ −
GaAsスペーサ層11のAl組成と同じ値である0ま
で徐々に変化させたn−AlGaAs上側傾斜接続層1
0を配置するから、これにより、n−Al0.26Ga0.74
Asエミッタ層7とn−Al0.8 Ga0.2 Asバラスト
抵抗層49との間、及び該n−Al0.8 Ga0.2 Asバ
ラスト抵抗層49とn+ −GaAsスペーサ層11との
間でそのバンドギャップが連続的に変化することとな
り、Al組成の大きいn−Al0.8 Ga0.2 Asバラス
ト抵抗層49と、その上下に位置するn+ −GaAsス
ペーサ層11,及びn−Al0.26Ga0.74Asエミッタ
層7との間のバンド不連続が緩和され、バラスト抵抗値
の温度依存性を改善し、かつn−Al0.8 Ga0.2 As
バラスト抵抗層49が負性抵抗の現象を示すのを防止す
ることができる。その結果、トランジスタユニット15
の均一な動作を実現することができる。
0.2 Asバラスト抵抗層49の下側に、そのAl組成
が、その厚み方向において、下層であるn−Al0.26G
a0.74Asエミッタ層7のAl組成と同じ値である0.
26から上層であるn−Al0. 8 Ga0.2 Asバラスト
抵抗層49のAl組成と同じ値である0.8まで徐々に
変化させたn−AlGaAs下側傾斜接続層8を配置
し、上記n−Al0.8 Ga0.2 Asバラスト抵抗層49
の上側に、そのAl組成が、その厚み方向において、下
層であるn−Al0.8 Ga0.2 Asバラスト抵抗層49
のAl組成と同じ値である0.8から上層であるn+ −
GaAsスペーサ層11のAl組成と同じ値である0ま
で徐々に変化させたn−AlGaAs上側傾斜接続層1
0を配置するから、これにより、n−Al0.26Ga0.74
Asエミッタ層7とn−Al0.8 Ga0.2 Asバラスト
抵抗層49との間、及び該n−Al0.8 Ga0.2 Asバ
ラスト抵抗層49とn+ −GaAsスペーサ層11との
間でそのバンドギャップが連続的に変化することとな
り、Al組成の大きいn−Al0.8 Ga0.2 Asバラス
ト抵抗層49と、その上下に位置するn+ −GaAsス
ペーサ層11,及びn−Al0.26Ga0.74Asエミッタ
層7との間のバンド不連続が緩和され、バラスト抵抗値
の温度依存性を改善し、かつn−Al0.8 Ga0.2 As
バラスト抵抗層49が負性抵抗の現象を示すのを防止す
ることができる。その結果、トランジスタユニット15
の均一な動作を実現することができる。
【0035】なお、本実施例3では、バラスト抵抗層4
9の上下両側に傾斜接続層10,8を配置したが、バラ
スト抵抗層49の上下に位置する層のうち、いずれか一
方の層のAl組成とバラスト抵抗層49のAl組成との
差が小さい場合は、当該層の側の傾斜接続層を省略して
もよい。
9の上下両側に傾斜接続層10,8を配置したが、バラ
スト抵抗層49の上下に位置する層のうち、いずれか一
方の層のAl組成とバラスト抵抗層49のAl組成との
差が小さい場合は、当該層の側の傾斜接続層を省略して
もよい。
【図1】 本発明の実施例1によるヘテロ接合バイポー
ラトランジスタの構造を示す拡大断面図である。
ラトランジスタの構造を示す拡大断面図である。
【図2】 本発明の実施例1によるヘテロ接合バイポー
ラトランジスタの製造方法を示す工程断面図である。
ラトランジスタの製造方法を示す工程断面図である。
【図3】 n−Alx Ga1-x As半導体層のAl組成
xに対するキャリア濃度,及び移動度を示す図である。
xに対するキャリア濃度,及び移動度を示す図である。
【図4】 n−Alx Ga1-x As半導体層のAl組成
xに対する抵抗率ρを示す図である。
xに対する抵抗率ρを示す図である。
【図5】 本発明の実施例2によるヘテロ接合バイポー
ラトランジスタの構造を示す拡大断面図である。
ラトランジスタの構造を示す拡大断面図である。
【図6】 n−Alx Ga1-x As半導体層のドーピン
グ濃度に対するキャリア濃度を示す図である。
グ濃度に対するキャリア濃度を示す図である。
【図7】 n−Alx Ga1-x As半導体層のキャリア
濃度に対するウエハ面内の抵抗率ρのバラツキを示す図
である。
濃度に対するウエハ面内の抵抗率ρのバラツキを示す図
である。
【図8】 本発明の実施例2によるバラスト抵抗層の、
ウエハ面内の位置に対する抵抗率ρを示す図である。
ウエハ面内の位置に対する抵抗率ρを示す図である。
【図9】 本発明の実施例3によるヘテロ接合バイポー
ラトランジスタの構造を示す拡大断面図である。
ラトランジスタの構造を示す拡大断面図である。
【図10】 従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタ
の外観を示す斜視図である。
の外観を示す斜視図である。
【図11】 従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタ
の構造を示す拡大断面図である。
の構造を示す拡大断面図である。
【図12】 従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタ
におけるバラスト抵抗層の抵抗値の温度依存性を示す図
である。
におけるバラスト抵抗層の抵抗値の温度依存性を示す図
である。
【図13】 従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタ
におけるバラスト抵抗層の電流に対する電圧,及び抵抗
値を示す図である。
におけるバラスト抵抗層の電流に対する電圧,及び抵抗
値を示す図である。
1 半絶縁性GaAs基板、2 バッファ層、3 n+
−GaAsサブコレクタ層、4 n−GaAsコレクタ
層、5 p+ −GaAsベース層、6 n−AlGaA
s層、7 n−Al0.26Ga0.74Asエミッタ層、8
n−AlGaAs下側傾斜接続層、9 n−Al0.8 G
a0.2 Asバラスト抵抗層(0.5≦x≦1)、10
n−AlGaAs上側傾斜接続層、11 n+ −GaA
sスペーサ層、12 n−InGaAs層、13 n+
−In0.5 Ga0.5 Asエミッタコンタクト層、15
トランジスタユニット、21 絶縁化領域、31 ベー
ス電極、33 コレクタ電極、34 エミッタ電極、3
5 エアブリッジ電極、49 n−Al0.8 Ga0.2 A
sバラスト抵抗層(キャリア濃度1×1017cm-3以
上)、51 ヘテロ接合バイポーラトランジスタ、52
コレクタ端子、53ベース端子、54 エミッタ端
子。
−GaAsサブコレクタ層、4 n−GaAsコレクタ
層、5 p+ −GaAsベース層、6 n−AlGaA
s層、7 n−Al0.26Ga0.74Asエミッタ層、8
n−AlGaAs下側傾斜接続層、9 n−Al0.8 G
a0.2 Asバラスト抵抗層(0.5≦x≦1)、10
n−AlGaAs上側傾斜接続層、11 n+ −GaA
sスペーサ層、12 n−InGaAs層、13 n+
−In0.5 Ga0.5 Asエミッタコンタクト層、15
トランジスタユニット、21 絶縁化領域、31 ベー
ス電極、33 コレクタ電極、34 エミッタ電極、3
5 エアブリッジ電極、49 n−Al0.8 Ga0.2 A
sバラスト抵抗層(キャリア濃度1×1017cm-3以
上)、51 ヘテロ接合バイポーラトランジスタ、52
コレクタ端子、53ベース端子、54 エミッタ端
子。
フロントページの続き (72)発明者 紫村 輝之 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内
Claims (3)
- 【請求項1】 エミッタ電極とコレクタ電極との間に、
エミッタ層,ベース層,及びコレクタ層を備えた複数の
トランジスタユニットが並列に形成されたヘテロ接合バ
イポーラトランジスタにおいて、 上記エミッタ層と上記エミッタ電極との間に,Alx G
a1-x As(0.5≦x≦1)からなるバラスト抵抗層
を備えた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】 請求項1に記載のヘテロ接合バイポーラ
トランジスタにおいて、 上記バラスト抵抗層のキャリア濃度が1×1017cm-3以
上であ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3】 請求項1又は2に記載のヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタにおいて、 上記バラスト抵抗層の少なくとも一方の面に接するよう
に半導体からなる傾斜接続層を形成し、 該傾斜接続層は、そのバンドギャップが、その厚み方向
において、上記バラスト抵抗層側での該バラスト抵抗層
のバンドギャップに等しい値から、上記バラスト抵抗層
と反対側での,該反対側で該傾斜接続層に接する層のバ
ンドギャップに等しい値まで徐々に変化する値を有する
ものであ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 (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7320356A JPH09162194A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
| KR1019960044518A KR970054488A (ko) | 1995-12-08 | 1996-10-08 | 헤테로 접합 바이폴라 트랜지스터 |
| CN96122899A CN1158008A (zh) | 1995-12-08 | 1996-11-07 | 异质结双极型晶体管 |
| DE69604149T DE69604149T2 (de) | 1995-12-08 | 1996-11-21 | Bipolartransistor mit Heteroübergang |
| EP96118722A EP0778622B1 (en) | 1995-12-08 | 1996-11-21 | Heterojunction bipolar transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7320356A JPH09162194A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09162194A true JPH09162194A (ja) | 1997-06-20 |
Family
ID=18120570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7320356A Pending JPH09162194A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0778622B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09162194A (ja) |
| KR (1) | KR970054488A (ja) |
| CN (1) | CN1158008A (ja) |
| DE (1) | DE69604149T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100504190B1 (ko) * | 1998-09-25 | 2005-10-26 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 헤테로 바이폴라 트랜지스터의 브릿지 형성방법 |
| US9130004B2 (en) | 2012-12-18 | 2015-09-08 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Heterojunction bipolar transistor, power amplifier including the same, and method for fabricating heterojunction bipolar transistor |
| WO2026078968A1 (ja) * | 2024-10-08 | 2026-04-16 | 株式会社村田製作所 | バイポーラトランジスタ及びバイポーラトランジスタの製造方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19834491A1 (de) | 1998-07-31 | 2000-02-03 | Daimler Chrysler Ag | Anordnung und Verfahren zur Herstellung eines Heterobipolartransistors |
| GB2341974A (en) * | 1998-09-22 | 2000-03-29 | Secr Defence | Semiconductor device incorporating a superlattice structure |
| US6600179B2 (en) * | 2001-11-01 | 2003-07-29 | M/A-Com, Inc. | Power amplifier with base and collector straps |
| US6768140B1 (en) * | 2002-04-03 | 2004-07-27 | Skyworks Solutions, Inc. | Structure and method in an HBT for an emitter ballast resistor with improved characteristics |
| DE102005021450B4 (de) * | 2005-05-10 | 2009-04-23 | Atmel Germany Gmbh | Integrierter Schaltkreis und Verfahren zur Herstellung eines integrierten Schaltkreises und dessen Verwendung |
| EP2637285B1 (en) * | 2010-11-02 | 2020-04-01 | Mitsubishi Electric Corporation | Electric power steering power module and electric power steering drive control device employing same |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0562272A3 (en) * | 1992-03-23 | 1994-05-25 | Texas Instruments Inc | Microwave heterojunction bipolar transistors with emitters designed for high power applications and method for fabricating same |
| JP2734875B2 (ja) * | 1992-04-28 | 1998-04-02 | 松下電器産業株式会社 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタおよびその製造方法 |
| JP2958213B2 (ja) * | 1993-06-08 | 1999-10-06 | シャープ株式会社 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
-
1995
- 1995-12-08 JP JP7320356A patent/JPH09162194A/ja active Pending
-
1996
- 1996-10-08 KR KR1019960044518A patent/KR970054488A/ko not_active Ceased
- 1996-11-07 CN CN96122899A patent/CN1158008A/zh active Pending
- 1996-11-21 DE DE69604149T patent/DE69604149T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-11-21 EP EP96118722A patent/EP0778622B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100504190B1 (ko) * | 1998-09-25 | 2005-10-26 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 헤테로 바이폴라 트랜지스터의 브릿지 형성방법 |
| US9130004B2 (en) | 2012-12-18 | 2015-09-08 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Heterojunction bipolar transistor, power amplifier including the same, and method for fabricating heterojunction bipolar transistor |
| WO2026078968A1 (ja) * | 2024-10-08 | 2026-04-16 | 株式会社村田製作所 | バイポーラトランジスタ及びバイポーラトランジスタの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0778622A3 (en) | 1997-11-26 |
| DE69604149T2 (de) | 2000-04-27 |
| DE69604149D1 (de) | 1999-10-14 |
| EP0778622B1 (en) | 1999-09-08 |
| CN1158008A (zh) | 1997-08-27 |
| EP0778622A2 (en) | 1997-06-11 |
| KR970054488A (ko) | 1997-07-31 |
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