JPS6220373A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS6220373A JPS6220373A JP60158260A JP15826085A JPS6220373A JP S6220373 A JPS6220373 A JP S6220373A JP 60158260 A JP60158260 A JP 60158260A JP 15826085 A JP15826085 A JP 15826085A JP S6220373 A JPS6220373 A JP S6220373A
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- Japan
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- compound semiconductor
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- emitter
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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】
〔概要〕
本発明の゛]′導体装置に於いては、−・導電型化合物
半導体ベース層と反対導電型化合物:′1′導体エミッ
タ層の−・部をなす反対導電型化合物半導体グレーデツ
ド層との間にノン・ドープ化合物゛+′7m体不純物拡
散■止層を介挿するごとに依り、前記ベース層から・m
電型不純物が前記グレーダ・/1・層に拡散されてエネ
ルギ・バンド・ギF ’7ブ差がなくなることを防止し
電流増幅率βを向上させる。1ン)にしたものである。
半導体ベース層と反対導電型化合物:′1′導体エミッ
タ層の−・部をなす反対導電型化合物半導体グレーデツ
ド層との間にノン・ドープ化合物゛+′7m体不純物拡
散■止層を介挿するごとに依り、前記ベース層から・m
電型不純物が前記グレーダ・/1・層に拡散されてエネ
ルギ・バンド・ギF ’7ブ差がなくなることを防止し
電流増幅率βを向上させる。1ン)にしたものである。
本発明は、エミッタのエネルギ・ハンド・ギヤツブがべ
〜スのそれに比較して広くなっているヘテロ接合バイポ
ーラ・トランジスタ(h e t e ro j u
n c t i o n b i p o I a
r t、 r a n5istor:HBT)と呼ば
れる半導体装置の改良に関する。
〜スのそれに比較して広くなっているヘテロ接合バイポ
ーラ・トランジスタ(h e t e ro j u
n c t i o n b i p o I a
r t、 r a n5istor:HBT)と呼ば
れる半導体装置の改良に関する。
近年、HB Tに於いて、エミッタを構成する半導体と
してAnXGa+□Asを、また、ベースを構成する半
導体としてGaAsをそれぞれ用いることに依り、エミ
ッタをワイド・エネルギ・ハンド・ギャップとし、エミ
ッタからベースへのキャリヤ注入効率を向上し、電流増
幅率βを大きくしたものが知られている。
してAnXGa+□Asを、また、ベースを構成する半
導体としてGaAsをそれぞれ用いることに依り、エミ
ッタをワイド・エネルギ・ハンド・ギャップとし、エミ
ッタからベースへのキャリヤ注入効率を向上し、電流増
幅率βを大きくしたものが知られている。
前記のようなHBTに於いて、Aff、Ga、□Asエ
ミッタ層に於けるX値は、通常、0.3程度にするので
、このようなAIX G a I−X A Sエミッタ
層とGaAsベース層との間にX値をエミッタ方向に向
けて次第に大きくしたA I XG a l−XAsグ
レーデツド層を介在させている。
ミッタ層に於けるX値は、通常、0.3程度にするので
、このようなAIX G a I−X A Sエミッタ
層とGaAsベース層との間にX値をエミッタ方向に向
けて次第に大きくしたA I XG a l−XAsグ
レーデツド層を介在させている。
ところで、本発明者等の研究に依ると、良好な性能が得
られるべきnpn型のHBTに於けるエミッタ接地直流
電流増幅率hFEが意外に向上しないことが確認された
。
られるべきnpn型のHBTに於けるエミッタ接地直流
電流増幅率hFEが意外に向上しないことが確認された
。
その理由は、ベリリウム(Be)をドープしてp+型に
なっているGaAsベース層から、そのBeがn型A
AXG a I−X A Sグレーデツド層に熱拡散さ
れてp型化してしまい、その結果、n型AβXGaI−
XASエミッタ層に対しp型化されたAI、lG a
l−X A Sグレーデツド層が接することになり、p
n接合面に於けるエネルギ・ハンド・ギャップ差が殆ど
ない状態になるからである。
なっているGaAsベース層から、そのBeがn型A
AXG a I−X A Sグレーデツド層に熱拡散さ
れてp型化してしまい、その結果、n型AβXGaI−
XASエミッタ層に対しp型化されたAI、lG a
l−X A Sグレーデツド層が接することになり、p
n接合面に於けるエネルギ・ハンド・ギャップ差が殆ど
ない状態になるからである。
第3図ば熱処理に依る半導体中のBeの拡散について説
明する為の線図であり、縦軸には不純物濃度を、横軸に
距離をそれぞれ採っである。尚、この線図はS IMS
分析を行った結果を纏めたものである。
明する為の線図であり、縦軸には不純物濃度を、横軸に
距離をそれぞれ採っである。尚、この線図はS IMS
分析を行った結果を纏めたものである。
図に於いて、実線は成長したままの状態で分析した場合
を、破線は90M’C)で5〔秒〕の熱処理を行った状
態で分析した場合を、一点鎖線は1000(’C)で5
〔秒〕の熱処理を行った状態で分析した場合をそれぞ
れ示している。
を、破線は90M’C)で5〔秒〕の熱処理を行った状
態で分析した場合を、一点鎖線は1000(’C)で5
〔秒〕の熱処理を行った状態で分析した場合をそれぞ
れ示している。
図から明らかなように、BeはGaAs中で拡散よりも
、A (l X G a + −X A s中で拡散す
る方が描かに大きいので、前記したように、n型AeX
G a +−XA Sグレーデツド層にp型GaAsへ
一ス層からBeが拡散されてp型化される現象も発生し
易い。
、A (l X G a + −X A s中で拡散す
る方が描かに大きいので、前記したように、n型AeX
G a +−XA Sグレーデツド層にp型GaAsへ
一ス層からBeが拡散されてp型化される現象も発生し
易い。
本発明は、この種の半導体装置の構成に極めて簡単な改
変を施すことに依り、ベース層からエミッタ層に不純物
が拡散されることを防止し、特性を向上することができ
るようにする。
変を施すことに依り、ベース層からエミッタ層に不純物
が拡散されることを防止し、特性を向上することができ
るようにする。
本発明に依る半導体装置に於いては、−導電型化合物半
導体ベース層(例えばp+型GaAsベース層4)と、
その−導電型化合物半導体ベース層に積層され同じ化合
物半導体からなりノン・ドープである不純物拡散防止層
(例えばノン・ドープGaAs不純物拡散防止層5)と
、その不純物拡散防止層に積層され該不純物拡散阻止層
から層厚方向に離れるにつれ前記−導電型化合物半導体
ベース層に比較してエネルギ・バンド・ギャップが大き
くなってエミッタ層の一部をなす反対導電型化合物半導
体グレーデツド層(例えばn型MらGa、−XAsグレ
ーデツド層6)と、その反対導電型化合物半導体グレー
デツド層に積層され且つその表面に於けるエネルギ・バ
ンド・ギャップと等しいか或いは広いそれを有する反対
導電型化合物半導体エミッタ層(例えばn型AρXGa
、−8As工ミツタ層7)と備えてなる構成になってい
る。
導体ベース層(例えばp+型GaAsベース層4)と、
その−導電型化合物半導体ベース層に積層され同じ化合
物半導体からなりノン・ドープである不純物拡散防止層
(例えばノン・ドープGaAs不純物拡散防止層5)と
、その不純物拡散防止層に積層され該不純物拡散阻止層
から層厚方向に離れるにつれ前記−導電型化合物半導体
ベース層に比較してエネルギ・バンド・ギャップが大き
くなってエミッタ層の一部をなす反対導電型化合物半導
体グレーデツド層(例えばn型MらGa、−XAsグレ
ーデツド層6)と、その反対導電型化合物半導体グレー
デツド層に積層され且つその表面に於けるエネルギ・バ
ンド・ギャップと等しいか或いは広いそれを有する反対
導電型化合物半導体エミッタ層(例えばn型AρXGa
、−8As工ミツタ層7)と備えてなる構成になってい
る。
前記構成に依ると、例えばn型であったグレーデツド層
が例えばp+型であるベース層からの不純物拡散でp型
化されるようなことはなくなるから、pn接合面を構成
する二つの層の間に於けるエネルギ・バンド・ギャップ
差が殆どないといった状態は発生せず、従って、エミッ
タ層からベース層へのキャリヤ注入効率は極めて高く、
電流増幅率βは向上する。
が例えばp+型であるベース層からの不純物拡散でp型
化されるようなことはなくなるから、pn接合面を構成
する二つの層の間に於けるエネルギ・バンド・ギャップ
差が殆どないといった状態は発生せず、従って、エミッ
タ層からベース層へのキャリヤ注入効率は極めて高く、
電流増幅率βは向上する。
第1図は本発明一実施例の要部切断側面図を表している
。
。
図に於いて、1は半絶縁性GaAs基板、2はn”型G
aAsコレクタ・コンタクト層、3はn型GaAsコレ
クタ層、4はp+型GaAsベース層、5はベース層の
一部を構成しているノン・ドープ(、+ a A s不
純物拡散阻止層〜層、6ばエミッタ層の一部を構成して
いるn型A 1 )(G a l−x A Sグレーデ
ツド層、7はn型A e X G a + −x A
sエミッタ層、8はn1型C”; a A sエミッタ
・コン々り1・層、9ばゴーミッタ電極、10はベース
電極、11(7オコレクタ電極、12しl絶縁用分離溝
1をそれぞれ示している。
aAsコレクタ・コンタクト層、3はn型GaAsコレ
クタ層、4はp+型GaAsベース層、5はベース層の
一部を構成しているノン・ドープ(、+ a A s不
純物拡散阻止層〜層、6ばエミッタ層の一部を構成して
いるn型A 1 )(G a l−x A Sグレーデ
ツド層、7はn型A e X G a + −x A
sエミッタ層、8はn1型C”; a A sエミッタ
・コン々り1・層、9ばゴーミッタ電極、10はベース
電極、11(7オコレクタ電極、12しl絶縁用分離溝
1をそれぞれ示している。
本実施例も=於ける各部分の諸データを例示すると次の
通りである。
通りである。
(1) n+型GaAs:lレクタ・コンタクト層2
について 厚め:5ooo [人〕 不純物219度: 3 X L 018(cm−’)(
2) n 型G aΔSコレクタ層3について厚め=
3000 C人〕 不純物2m度: 3 X 1016(cm−3)(3)
p+型(:x a A sベース層4について厚み:8
00 c人〕 (エミッタ層直下にて)不純物濃度:
5 X 10” (cm−3)(4) ノン・ドー
プGaAs不純物拡1)(防止層5について 厚み:200C人〕 (5)n型ΔpX(J” l−X A sグレーデツト
層6につい”( 〜みニアQO(人〕 不純物?罷度’ 1 ×10” (cm−Jx(i負
:O〜0.3まで変化 (6)n型A n XG a 1−x A sエミッタ
層7について 厚L7j二1000 〔八〕 不純物流度−: I X 10” (cm−JX(直
=0.3 (7)n″型GaAsエミッタ・、コンタクト層8につ
いて 厚み:2500 C八) 不純物濃度: 3 X I Q10(cm3)(8)
エミッタ電極9について 材月:金(Au) ・ゲルマニラ”(Ge)/Au/
タンタル・シリザイl” (W S i )14;’p
: 200 C人ll /1000 (人) /3
000〔人〕 (9) ベース電極10について 材料: A u /亜鉛(Zn)/Au厚み:100(
人)/100(人)/3000〔人〕 (10) コレクタ電極11について月利:Δu−G
e /Δ11 厚み:200 C人)/2800C人〕このIT B
Tに於いては、ベース層4とグレーデッド層6との間
のエネルギ・バンド・ギャップ15、[充分な差を有す
るので、エミッタ層の一部を構成するグレーデツド層6
からベース層4に対するキャリヤの注入効率は極めて高
く維持され、有能指数βば300にも達した。因Gこ、
従来技術に依るこの種の半導体装置に於ける電流増幅率
βは30程度である。
について 厚め:5ooo [人〕 不純物219度: 3 X L 018(cm−’)(
2) n 型G aΔSコレクタ層3について厚め=
3000 C人〕 不純物2m度: 3 X 1016(cm−3)(3)
p+型(:x a A sベース層4について厚み:8
00 c人〕 (エミッタ層直下にて)不純物濃度:
5 X 10” (cm−3)(4) ノン・ドー
プGaAs不純物拡1)(防止層5について 厚み:200C人〕 (5)n型ΔpX(J” l−X A sグレーデツト
層6につい”( 〜みニアQO(人〕 不純物?罷度’ 1 ×10” (cm−Jx(i負
:O〜0.3まで変化 (6)n型A n XG a 1−x A sエミッタ
層7について 厚L7j二1000 〔八〕 不純物流度−: I X 10” (cm−JX(直
=0.3 (7)n″型GaAsエミッタ・、コンタクト層8につ
いて 厚み:2500 C八) 不純物濃度: 3 X I Q10(cm3)(8)
エミッタ電極9について 材月:金(Au) ・ゲルマニラ”(Ge)/Au/
タンタル・シリザイl” (W S i )14;’p
: 200 C人ll /1000 (人) /3
000〔人〕 (9) ベース電極10について 材料: A u /亜鉛(Zn)/Au厚み:100(
人)/100(人)/3000〔人〕 (10) コレクタ電極11について月利:Δu−G
e /Δ11 厚み:200 C人)/2800C人〕このIT B
Tに於いては、ベース層4とグレーデッド層6との間
のエネルギ・バンド・ギャップ15、[充分な差を有す
るので、エミッタ層の一部を構成するグレーデツド層6
からベース層4に対するキャリヤの注入効率は極めて高
く維持され、有能指数βば300にも達した。因Gこ、
従来技術に依るこの種の半導体装置に於ける電流増幅率
βは30程度である。
第2図は本発明−・実施例の1−ネルギ・バンド・ダイ
ヤグラムを表し、ている。
ヤグラムを表し、ている。
図に於いて、I巴。は伝導帯の底、EFはフェルミ・レ
ベル、Evは価電子帯の頂、Eはエミッタ層、CDはグ
レーデツド層、NDはノン・ドープ不純物拡11り阻1
L層、Bはベース層をそれぞれ示している。
ベル、Evは価電子帯の頂、Eはエミッタ層、CDはグ
レーデツド層、NDはノン・ドープ不純物拡11り阻1
L層、Bはベース層をそれぞれ示している。
図から判るよ・うに、ノン・ドープ不純物拡散阻止層N
Dを設けたことに依り、ベース層Bからエミッタ層Iく
にBeが拡散することはなくなるので、ベース層Bとエ
ミッタ層Eとで番よ充分なエネルギ・バンド・ギャップ
の相違が見られる。
Dを設けたことに依り、ベース層Bからエミッタ層Iく
にBeが拡散することはなくなるので、ベース層Bとエ
ミッタ層Eとで番よ充分なエネルギ・バンド・ギャップ
の相違が見られる。
尚、本実施例ばコレクタ層が基板側に在り、エミッタ層
がその−4−にある形式を採っているが、これは、エミ
ッタ層を基板側とと71.コレクタ層がその−ににある
形式にしても良い。
がその−4−にある形式を採っているが、これは、エミ
ッタ層を基板側とと71.コレクタ層がその−ににある
形式にしても良い。
本発明の」′導体装置で1.」2、−導電型化合物半導
体ベース層と、該−導電型化合物半導体ベース層に積層
され同じ化合物半導体からなりノン・1:一部である不
純物拡散阻止層と、該不純物拡散は11ト層に積層され
該不純物拡+l& l!ri止層から層厚フJ向に離れ
るにつれ前記−導電型化合物半導体ベース層に比較して
エネルギ・バンド・ギャップが大きくなってエミッタ層
の一部をなす反対導電型化合物半導体グレーデツド層と
、該反対導電型化合物半導体グレーデツド層に積層され
且つその表面に於けるエネルギ・ハンド・ギャップと等
しいか或いは広いそれを有する反対導電型化合物半導体
エミッタ層と備えた構成になっている。
体ベース層と、該−導電型化合物半導体ベース層に積層
され同じ化合物半導体からなりノン・1:一部である不
純物拡散阻止層と、該不純物拡散は11ト層に積層され
該不純物拡+l& l!ri止層から層厚フJ向に離れ
るにつれ前記−導電型化合物半導体ベース層に比較して
エネルギ・バンド・ギャップが大きくなってエミッタ層
の一部をなす反対導電型化合物半導体グレーデツド層と
、該反対導電型化合物半導体グレーデツド層に積層され
且つその表面に於けるエネルギ・ハンド・ギャップと等
しいか或いは広いそれを有する反対導電型化合物半導体
エミッタ層と備えた構成になっている。
この構成に依ると、−導電型化合物半導体べ一ス層の不
純物が反対導電型化合物半導体グレーデツド層に拡散さ
れ、その導電型を変化させてしまうようなことはなくな
る。従って、エミッタ層に於けるエネルギ・バンド・ギ
ャップはベース層に於けるそれに比較して充分に高く保
持され、従って、エミッタ層は、所謂、ワイド・エネル
ギ・バンド・ギャップ・エミッタとして動作し、ベース
層に対するキャリヤの注入効率は高く、電流増幅率βは
極めて大である。また、ベース層からエミッタ層への不
純物拡散は考慮する必要がないから、ベース層に於ける
不純物濃度は充分に高くすることができ、従って、ベー
ス層に於ける抵抗値を低くすることができる。
純物が反対導電型化合物半導体グレーデツド層に拡散さ
れ、その導電型を変化させてしまうようなことはなくな
る。従って、エミッタ層に於けるエネルギ・バンド・ギ
ャップはベース層に於けるそれに比較して充分に高く保
持され、従って、エミッタ層は、所謂、ワイド・エネル
ギ・バンド・ギャップ・エミッタとして動作し、ベース
層に対するキャリヤの注入効率は高く、電流増幅率βは
極めて大である。また、ベース層からエミッタ層への不
純物拡散は考慮する必要がないから、ベース層に於ける
不純物濃度は充分に高くすることができ、従って、ベー
ス層に於ける抵抗値を低くすることができる。
第1図は本発明一実施例の要部切断側面図、第2図はそ
のエネルギ・バンド・ダイヤグラム、第3図は半導体中
に於けるBeの熱拡散を説明する為の線図をそれぞれ表
している。 図に於いて、1は半絶縁性GaAs基板、2はn+型G
a A、 sコレクタ・コンタクI・層、3はn型G
aAsコレクタ層、4はp+型GaAsへ一ス層、5は
ノン・ドープGaAs不純物拡散阻止層、6はn型A
RXG a I−X A sグレーデッド層、7はn型
A (!XG a +−X A sエミッタ層、8はn
+型GaAsエミッタ・コンタクト層、9はエミ・7タ
電極、10はベース電極、11はコレクタ電極、12は
絶縁分離用溝をそれぞれ示している。
のエネルギ・バンド・ダイヤグラム、第3図は半導体中
に於けるBeの熱拡散を説明する為の線図をそれぞれ表
している。 図に於いて、1は半絶縁性GaAs基板、2はn+型G
a A、 sコレクタ・コンタクI・層、3はn型G
aAsコレクタ層、4はp+型GaAsへ一ス層、5は
ノン・ドープGaAs不純物拡散阻止層、6はn型A
RXG a I−X A sグレーデッド層、7はn型
A (!XG a +−X A sエミッタ層、8はn
+型GaAsエミッタ・コンタクト層、9はエミ・7タ
電極、10はベース電極、11はコレクタ電極、12は
絶縁分離用溝をそれぞれ示している。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 一導電型化合物半導体ベース層と、 該一導電型化合物半導体ベース層に積層され同じ化合物
半導体からなりノン・ドープである不純物拡散阻止層と
、 該不純物拡散阻止層に積層され該不純物拡散阻止層から
層厚方向に離れるにつれ前記一導電型化合物半導体ベー
ス層に比較してエネルギ・バンド・ギャップが大きくな
ってエミッタ層の一部をなす反対導電型化合物半導体グ
レーデッド層と、該反対導電型化合物半導体グレーデッ
ド層に積層され且つその表面に於けるエネルギ・バンド
・ギャップと等しいか或いは広いそれを有する反対導電
型化合物半導体エミッタ層と を備えてなることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60158260A JPS6220373A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60158260A JPS6220373A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6220373A true JPS6220373A (ja) | 1987-01-28 |
Family
ID=15667730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60158260A Pending JPS6220373A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6220373A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4967254A (en) * | 1987-07-16 | 1990-10-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device |
| DE10261238A1 (de) * | 2002-12-20 | 2004-07-15 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Schichtenfolge |
| US6781165B2 (en) | 2002-03-26 | 2004-08-24 | Fujitsu Quantum Devices Limited | Hetero-junction bipolar transistor with gold out-diffusion barrier made from InP or InGaP |
-
1985
- 1985-07-19 JP JP60158260A patent/JPS6220373A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4967254A (en) * | 1987-07-16 | 1990-10-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device |
| US6781165B2 (en) | 2002-03-26 | 2004-08-24 | Fujitsu Quantum Devices Limited | Hetero-junction bipolar transistor with gold out-diffusion barrier made from InP or InGaP |
| DE10261238A1 (de) * | 2002-12-20 | 2004-07-15 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Schichtenfolge |
| WO2004061990A3 (de) * | 2002-12-20 | 2004-10-14 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Schichtenfolge |
| JP2006511952A (ja) * | 2002-12-20 | 2006-04-06 | フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 積層構造 |
| US7326953B2 (en) | 2002-12-20 | 2008-02-05 | Forschungszentrum Julich Gmbh | Layer sequence for Gunn diode |
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