JPS6153768A - ヘテロ接合バイポ−ラトランジスタ - Google Patents
ヘテロ接合バイポ−ラトランジスタInfo
- Publication number
- JPS6153768A JPS6153768A JP59174132A JP17413284A JPS6153768A JP S6153768 A JPS6153768 A JP S6153768A JP 59174132 A JP59174132 A JP 59174132A JP 17413284 A JP17413284 A JP 17413284A JP S6153768 A JPS6153768 A JP S6153768A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- collector
- base
- concentration
- bipolar transistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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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
- H10D10/821—Vertical heterojunction BJTs
Landscapes
- 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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、ヘテロ接合を用いたバイポーラトランジスタ
に関する。
に関する。
ヘテロ接合バイポーラトランジスタは、エミッタ層ヲベ
ース層よりバンドギャップの広い材料を用いるため、正
孔のエミッタへの注入が抑制されるのに対し、螺子は正
孔に比べわずかなエネルギーでベース中へ流れることが
でき、従って、エミッタ注入効率が改善される。又、ベ
ースの不純物濃度を上げても、さほどエミッタ注入効率
は損なわれないため、内部ベース抵抗を下げることがで
き、従ってベースの厚みも薄くできるという利点がある
。従来ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓを用いたヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタにつき試作例がいくつか報告されて
いるが、これらはその素材ｌこおける高電子移動度と、
低ベース抵抗により高速動作が可能であるという考えが
基本になっている。しかしながらスイッチング素子とし
てヘテロ接合バイポーラトランジスタを使用する場合、
現奨的な消費電力を考慮すると、電流はあまり大きくと
れず、コレクタ接合容＠ＣＣと負荷捻抗ＲＬで決まるＯ
ＣＲ，Ｌが主要な時定数となり、これがスイッチングス
ピードを決足してしまう。
ース層よりバンドギャップの広い材料を用いるため、正
孔のエミッタへの注入が抑制されるのに対し、螺子は正
孔に比べわずかなエネルギーでベース中へ流れることが
でき、従って、エミッタ注入効率が改善される。又、ベ
ースの不純物濃度を上げても、さほどエミッタ注入効率
は損なわれないため、内部ベース抵抗を下げることがで
き、従ってベースの厚みも薄くできるという利点がある
。従来ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓを用いたヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタにつき試作例がいくつか報告されて
いるが、これらはその素材ｌこおける高電子移動度と、
低ベース抵抗により高速動作が可能であるという考えが
基本になっている。しかしながらスイッチング素子とし
てヘテロ接合バイポーラトランジスタを使用する場合、
現奨的な消費電力を考慮すると、電流はあまり大きくと
れず、コレクタ接合容＠ＣＣと負荷捻抗ＲＬで決まるＯ
ＣＲ，Ｌが主要な時定数となり、これがスイッチングス
ピードを決足してしまう。
従来のヘテロ接置バイポーラトランジスタの構造を第２
図に示す。これ（ユコレクタ第１層のｎ＋領領域 ２２
ａ）の上に第■層としてｎ−のコレクタ低濃度層（２２
ｂ）を成長させ、その上にベースの−ｐ” ｒＪ（２３
ａ）、エミｙ夕のｎ ！’＃ （２４ａ）、 ｎ ”嗜
（２４ｂ）と順次成長させでいる。外部ベースのｐ＋−
（２３ｂ）はイオンのインプランテーション等により形
成され、内部ベースとの接Ｃをさ、せごるーた′め内部
ベースのｐ＋Ｆ’Ｓ （２３ａ）より下側まで及んでい
る。先に述べたようにコレクタ填合容量（ハエミッタ直
下の真性コレクタと外部ベースの外部コレクタの両者の
和であるから、コレクタ第■層における不純物濃度を下
げればこれは減少させることができる。しかしながら゛
ｄ電流密度上昇とともにコレクタ空乏層中の４子濃度が
ドーピングａ度を超えると、ベース押出し効果（Ｋｉｒ
Ｋ効果）によって正孔がコレクタ中に注入され、スイッ
チング・スピードは極めて遅くなる。従って、電流密度
を上げた場合に（まひしろコレクタ不純物濃度を高くし
て、ベース押出し効果を抑＃ＩＪ Ｌ、なければならな
い。即ち、全コレクタ接合容量低減のためシこはコレク
タ窮■層の濃度はできるだけ下げなければならず、ベー
スＴ！！Ｉ出し効果抑制のためには１変は高くとらなけ
ればならないという問題が生ずる。
図に示す。これ（ユコレクタ第１層のｎ＋領領域 ２２
ａ）の上に第■層としてｎ−のコレクタ低濃度層（２２
ｂ）を成長させ、その上にベースの−ｐ” ｒＪ（２３
ａ）、エミｙ夕のｎ ！’＃ （２４ａ）、 ｎ ”嗜
（２４ｂ）と順次成長させでいる。外部ベースのｐ＋−
（２３ｂ）はイオンのインプランテーション等により形
成され、内部ベースとの接Ｃをさ、せごるーた′め内部
ベースのｐ＋Ｆ’Ｓ （２３ａ）より下側まで及んでい
る。先に述べたようにコレクタ填合容量（ハエミッタ直
下の真性コレクタと外部ベースの外部コレクタの両者の
和であるから、コレクタ第■層における不純物濃度を下
げればこれは減少させることができる。しかしながら゛
ｄ電流密度上昇とともにコレクタ空乏層中の４子濃度が
ドーピングａ度を超えると、ベース押出し効果（Ｋｉｒ
Ｋ効果）によって正孔がコレクタ中に注入され、スイッ
チング・スピードは極めて遅くなる。従って、電流密度
を上げた場合に（まひしろコレクタ不純物濃度を高くし
て、ベース押出し効果を抑＃ＩＪ Ｌ、なければならな
い。即ち、全コレクタ接合容量低減のためシこはコレク
タ窮■層の濃度はできるだけ下げなければならず、ベー
スＴ！！Ｉ出し効果抑制のためには１変は高くとらなけ
ればならないという問題が生ずる。
本発明の目的は、上記の問題点を除去して、より高速な
スイッチングを行なうことのできるペテロｉ合バイポー
ラトラ゛ンジスタを堤供することにある。
スイッチングを行なうことのできるペテロｉ合バイポー
ラトラ゛ンジスタを堤供することにある。
先に述べた問題点は外部ベース・ｑ域の存在により全コ
レクタ接合ｉｍ７′ｌＳ大去くなることに起因する。ヘ
テロ接合バイポーラトランジスタでｉｊ ヘ−１ス不純
物濃度が上げられることによりバルクベース抵抗は下げ
られるため、外部ベースのコンタクト抵抗はこのバルク
抵抗を上まわって（ま意味がない。従ってコンタクト部
の面積はあまり小さく出来なく、従って外部ベース部の
接合容量は真性部分に比べ゛て大きくなる場合が多い。
レクタ接合ｉｍ７′ｌＳ大去くなることに起因する。ヘ
テロ接合バイポーラトランジスタでｉｊ ヘ−１ス不純
物濃度が上げられることによりバルクベース抵抗は下げ
られるため、外部ベースのコンタクト抵抗はこのバルク
抵抗を上まわって（ま意味がない。従ってコンタクト部
の面積はあまり小さく出来なく、従って外部ベース部の
接合容量は真性部分に比べ゛て大きくなる場合が多い。
この外部ベース部の寄生容量は真性トランジスタにとっ
て容量負荷となるため、この負荷はできるだけ小さくす
ることが好ましい。一方、真性トランジスタは電流密度
を上げて負荷抵抗を小さくする場合、或いはエミッタ血
清を小さくして電流密度を上げる場合、ベース押し出し
効果によってスイッチングスピードカ３遅くなるのを抑
えるために、フレフタ不純物６ｔ１度を上げることが望
ましい。本発明はコレクタ層に濃度差のある少なくとも
２層を有する構造により、外部ベース部のコレクタ接合
容量は低減し、真性トランジスタのコレクタ層におケル
ベース寄りの層は高くするため、正孔のコレクタへの注
入が抑えられるという利点がある。
て容量負荷となるため、この負荷はできるだけ小さくす
ることが好ましい。一方、真性トランジスタは電流密度
を上げて負荷抵抗を小さくする場合、或いはエミッタ血
清を小さくして電流密度を上げる場合、ベース押し出し
効果によってスイッチングスピードカ３遅くなるのを抑
えるために、フレフタ不純物６ｔ１度を上げることが望
ましい。本発明はコレクタ層に濃度差のある少なくとも
２層を有する構造により、外部ベース部のコレクタ接合
容量は低減し、真性トランジスタのコレクタ層におケル
ベース寄りの層は高くするため、正孔のコレクタへの注
入が抑えられるという利点がある。
本発明により、外部ベース部のコレクタ接合容量は低減
で去、かつ真性トランジスタの電流密度は従来よりとげ
ることができ、より高速なスイッチング・スピードが可
能なヘテロ接合バイポーラトランジスタが提供される。
で去、かつ真性トランジスタの電流密度は従来よりとげ
ることができ、より高速なスイッチング・スピードが可
能なヘテロ接合バイポーラトランジスタが提供される。
本発明の′実施例を嘉１図に示す。ここではコレクタ［
ことしてｎｌ及び口、の２種の燐変を有するＧａＡＪ’
Ａｓ／ＧａＡｓ シングルヘテロ羨合バイポーラトラ
ンジスタの場合につき説明する。半絶縁性（ＳＩ）基板
（Ｌｌ）上にＳｔ等のｎ型ドーパントを用いたＧ ａ
Ａ ｓの’ ” ’Ｍ （１２ａ’）を形成し、その上
に濃度口１なるＧ ａ Ａ、 ｓの０１栖（１２ｂ）を
形成し、その上に０２なるａｉのＧａＡｓ０） ｎ ｌ
！ （１２ｃ） ｆ形成する。さらに順次、Ｂｅ等ｐ型
ドーパントを用いたＧａＡｓ（７） ｐ ”ｆｆ （１
３ａ） ’ｔ ＡＪＧａＡｓ （１） ｎ ｉＷ （１
４ａ）ｐＡ、 ｌ （） ａ Ａ、’ ｓの口＋層（１
４ｂ）を形成下る。この結晶成長に関し、ＭＯＣＶＤ（
有債金属熱分解気相或（支）法ないしＭＢＥ （分子線
エピタキシャル成長）法を用いるのが適切である。外部
ベース頃域（１３ａ）はＢｅ等の２県ドーパントイオン
をインプランテーションにより形成する。その際、イオ
ンが折込まれた後の外部ベースの０層の、１ツさｄを二
６らかじめ算出しておき、それに応じてｍ Ｖ ｎ １
を決定する。６度Ｏ１は距［ｄの領域がベース・コレク
タ・ゼロバイアス時に、完全空乏上する一度以下にする
必要がある。具体的にはｄ−２５０ＯＡと与えたときは
、ｎ、＝１ｏ”ｃｍ−’程度以下である。一方０１度ｎ
ｔ＋；ｌｌトランジスタ動作時に流れる電流密度に応じ
、コレクタ空乏層中の電子が不純物濃度に等しいが、そ
れより小さくなるように設定してやればよい。電流密度
を２ Ｘ １０’ Ａ／ｃｍ”程度流、すときにはｎ
１ ｘ １０１丁ｃｍ−”が必要である。外部ベース領
域にも濃度０．の高濃度コレクタ層が存在するがこれは
更に濃度の高いｐ十層と重なるため、ｐ十層として残る
が、ｎ＋に相殺された分だけ接合容廿が更に減少するこ
とになる。
ことしてｎｌ及び口、の２種の燐変を有するＧａＡＪ’
Ａｓ／ＧａＡｓ シングルヘテロ羨合バイポーラトラ
ンジスタの場合につき説明する。半絶縁性（ＳＩ）基板
（Ｌｌ）上にＳｔ等のｎ型ドーパントを用いたＧ ａ
Ａ ｓの’ ” ’Ｍ （１２ａ’）を形成し、その上
に濃度口１なるＧ ａ Ａ、 ｓの０１栖（１２ｂ）を
形成し、その上に０２なるａｉのＧａＡｓ０） ｎ ｌ
！ （１２ｃ） ｆ形成する。さらに順次、Ｂｅ等ｐ型
ドーパントを用いたＧａＡｓ（７） ｐ ”ｆｆ （１
３ａ） ’ｔ ＡＪＧａＡｓ （１） ｎ ｉＷ （１
４ａ）ｐＡ、 ｌ （） ａ Ａ、’ ｓの口＋層（１
４ｂ）を形成下る。この結晶成長に関し、ＭＯＣＶＤ（
有債金属熱分解気相或（支）法ないしＭＢＥ （分子線
エピタキシャル成長）法を用いるのが適切である。外部
ベース頃域（１３ａ）はＢｅ等の２県ドーパントイオン
をインプランテーションにより形成する。その際、イオ
ンが折込まれた後の外部ベースの０層の、１ツさｄを二
６らかじめ算出しておき、それに応じてｍ Ｖ ｎ １
を決定する。６度Ｏ１は距［ｄの領域がベース・コレク
タ・ゼロバイアス時に、完全空乏上する一度以下にする
必要がある。具体的にはｄ−２５０ＯＡと与えたときは
、ｎ、＝１ｏ”ｃｍ−’程度以下である。一方０１度ｎ
ｔ＋；ｌｌトランジスタ動作時に流れる電流密度に応じ
、コレクタ空乏層中の電子が不純物濃度に等しいが、そ
れより小さくなるように設定してやればよい。電流密度
を２ Ｘ １０’ Ａ／ｃｍ”程度流、すときにはｎ
１ ｘ １０１丁ｃｍ−”が必要である。外部ベース領
域にも濃度０．の高濃度コレクタ層が存在するがこれは
更に濃度の高いｐ十層と重なるため、ｐ十層として残る
が、ｎ＋に相殺された分だけ接合容廿が更に減少するこ
とになる。
上記例でコレクタにＡＪＧａＮＳを用いた場合、・
真性トランジスタにおけるベースコレクタ接合点近傍よ
り十分な遷移層を設け、外部ベースにおけるベース・コ
レクタ接合はＡＪ Ｇａ入Ｓからなる広バンド−ギャッ
プになるよう成長したヘテロ接合バイポーラトランジス
タに４６いては、さらに外部ベースの舒生容肴を低減Ｔ
にとＱ５できろ。
真性トランジスタにおけるベースコレクタ接合点近傍よ
り十分な遷移層を設け、外部ベースにおけるベース・コ
レクタ接合はＡＪ Ｇａ入Ｓからなる広バンド−ギャッ
プになるよう成長したヘテロ接合バイポーラトランジス
タに４６いては、さらに外部ベースの舒生容肴を低減Ｔ
にとＱ５できろ。
４、 ｌＡ面の１斤３羊な説明
１ｍ １図は本発明りこよって得られるヘテロ像合バイ
ポーラトランジスタの概略構成１断面図、ｖ、２図は従
来の単−低（Ａ２コレクタ者を有するヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタの概略溝底斯面図である。
ポーラトランジスタの概略構成１断面図、ｖ、２図は従
来の単−低（Ａ２コレクタ者を有するヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタの概略溝底斯面図である。
１１・・・半絶縁性基板、１２ａ・・・コレクタ領域の
０十層、１２ ｂ −虚Ｙ ｎ ｓの０層、１２ Ｃ＝
−ｔａ度ｎ２のｎｌＶ！、１３ａ・・・内部ベースとな
るｐ＋Ｈ音、１３ｂ・・・外部ベースとなるｐ十層、ｌ
４ ａ・・・エミッタ領域のｎ＠、１４ｂ・・・エミ
ッタ・領域の０十層。
０十層、１２ ｂ −虚Ｙ ｎ ｓの０層、１２ Ｃ＝
−ｔａ度ｎ２のｎｌＶ！、１３ａ・・・内部ベースとな
るｐ＋Ｈ音、１３ｂ・・・外部ベースとなるｐ十層、ｌ
４ ａ・・・エミッタ領域のｎ＠、１４ｂ・・・エミ
ッタ・領域の０十層。
Claims (2)
- （１）エミッタ層ないしコレクタ層の少なくとも一方が
ベース層よりバンドギャップの広い半導体材料を用いた
ヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、コレクタ
層の不純物濃度をベース層側から階段状ないし連続的に
減少させ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。 - （２）上記コレクタ層において、上からエミッタ層、ベ
ース層、コレクタ層があるとしたとき、外部ベース領域
のベース・コレクタ接合が、真性トランジスタ領域のベ
ース・コレクタ接合より下側に位置し、前者接合位置よ
り上側のコレクタ不純物濃度が、同接合位置より下側の
コレクタ不純物濃度より高くなっているように構成した
特許請求の範囲第１項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 |
|---|---|---|---|
| JP59174132A JP2537168B2 (ja) | 1984-08-23 | 1984-08-23 | ヘテロ接合バイポ−ラトランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59174132A JP2537168B2 (ja) | 1984-08-23 | 1984-08-23 | ヘテロ接合バイポ−ラトランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6153768A true JPS6153768A (ja) | 1986-03-17 |
| JP2537168B2 JP2537168B2 (ja) | 1996-09-25 |
Family
ID=15973217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59174132A Expired - Lifetime JP2537168B2 (ja) | 1984-08-23 | 1984-08-23 | ヘテロ接合バイポ−ラトランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2537168B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02291135A (ja) * | 1989-05-01 | 1990-11-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |
| JPH0493035A (ja) * | 1990-08-08 | 1992-03-25 | Sharp Corp | バイポーラトランジスタ |
| JPH04280435A (ja) * | 1991-03-08 | 1992-10-06 | Nec Corp | バイポーラトランジスタおよびその製造方法 |
| US5336909A (en) * | 1991-08-16 | 1994-08-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Bipolar transistor with an improved collector structure |
| US6707074B2 (en) | 2000-07-04 | 2004-03-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device and apparatus for driving the same |
| JP2007318178A (ja) * | 2007-08-13 | 2007-12-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体バイポーラトランジスタ |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5524518U (ja) * | 1978-08-02 | 1980-02-16 | ||
| JPS56124380U (ja) * | 1980-02-23 | 1981-09-22 | ||
| JPS5652463Y2 (ja) * | 1978-04-11 | 1981-12-07 |
-
1984
- 1984-08-23 JP JP59174132A patent/JP2537168B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5652463Y2 (ja) * | 1978-04-11 | 1981-12-07 | ||
| JPS5524518U (ja) * | 1978-08-02 | 1980-02-16 | ||
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Cited By (6)
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| JPH0493035A (ja) * | 1990-08-08 | 1992-03-25 | Sharp Corp | バイポーラトランジスタ |
| JPH04280435A (ja) * | 1991-03-08 | 1992-10-06 | Nec Corp | バイポーラトランジスタおよびその製造方法 |
| US5336909A (en) * | 1991-08-16 | 1994-08-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Bipolar transistor with an improved collector structure |
| US6707074B2 (en) | 2000-07-04 | 2004-03-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device and apparatus for driving the same |
| JP2007318178A (ja) * | 2007-08-13 | 2007-12-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体バイポーラトランジスタ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2537168B2 (ja) | 1996-09-25 |
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