JP2574862B2 - ホットエレクトロントランジスタ及びその製造方法 - Google Patents
ホットエレクトロントランジスタ及びその製造方法Info
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- JP2574862B2 JP2574862B2 JP63092927A JP9292788A JP2574862B2 JP 2574862 B2 JP2574862 B2 JP 2574862B2 JP 63092927 A JP63092927 A JP 63092927A JP 9292788 A JP9292788 A JP 9292788A JP 2574862 B2 JP2574862 B2 JP 2574862B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ベースに高い運動エネルギーを持ったホットエレクト
ロンを注入して走行させるホットエレクトロントランジ
スタ及びその製造方法に関し、 トランジスタの高速性が大幅に向上することを目的と
し、 コレクタ層とベース層との間に高抵抗のコレクタバリ
ア層を有し、エミッタ層から該ベース層に高運動エネル
ギーのホットエレクトロンを注入して該コレクタ層へ到
達させるホットエレクトロントランジスタにおいて、該
コレクタバリア層を該エミッタ層が投影された真性トラ
ンジスタ領域を少なくとも残して除去して構成する。
ロンを注入して走行させるホットエレクトロントランジ
スタ及びその製造方法に関し、 トランジスタの高速性が大幅に向上することを目的と
し、 コレクタ層とベース層との間に高抵抗のコレクタバリ
ア層を有し、エミッタ層から該ベース層に高運動エネル
ギーのホットエレクトロンを注入して該コレクタ層へ到
達させるホットエレクトロントランジスタにおいて、該
コレクタバリア層を該エミッタ層が投影された真性トラ
ンジスタ領域を少なくとも残して除去して構成する。
本発明はホットエレクトロントランジスタ及びその製
造方法に関し、ベースに高い運動エネルギーを持ったホ
ットエレクトロンを注入して走行させるホットエレクト
ロントランジスタ及びその製造方法に関する。
造方法に関し、ベースに高い運動エネルギーを持ったホ
ットエレクトロンを注入して走行させるホットエレクト
ロントランジスタ及びその製造方法に関する。
従来から、トランジスタのチャネル層を走行するキャ
リアとして半導体結晶格子と平衡状態にない熱い電子
（ホットエレクトロン）を使うことにより走行時間を短
縮したホットエレクトロントランジスタ（HET:Hot Elec
tron Transistor）がある。またHETのうち、共鳴トンネ
リング効果により電子をベースへ注入する共鳴トンネリ
ングホットエレクトロントランジスタ（RHET Resonant
−tunnelling HET）がある。これらのHETは超高速、新
機能トランジスタとして注目を集め、従来のデバイスと
して開発が進められている。
リアとして半導体結晶格子と平衡状態にない熱い電子
（ホットエレクトロン）を使うことにより走行時間を短
縮したホットエレクトロントランジスタ（HET:Hot Elec
tron Transistor）がある。またHETのうち、共鳴トンネ
リング効果により電子をベースへ注入する共鳴トンネリ
ングホットエレクトロントランジスタ（RHET Resonant
−tunnelling HET）がある。これらのHETは超高速、新
機能トランジスタとして注目を集め、従来のデバイスと
して開発が進められている。
このHETの一層の高性能化には、寄生容量を低減する
ことにより高速化を図ることが必要とされる。
ことにより高速化を図ることが必要とされる。
第４図は従来のRHETの一例の断面構造図を示す。同図
中、１はノンドープのInP（又はGaAs）の基板、２はn+
−InGaAs（又はn+−GaAs）のコレクタ層、３はノンドー
プのInAlGaAs（又はAlGaAs）のコレクタバリア層、４は
ｎ−InGaAs（又はｎ−GaAs）のベース層、５及び７は夫
々ノンドープのInAlAs（又はAlGaAs）層、６はノンドー
プのInGaAs（又はGaAs）層、８はｎ−InGaAs（又はｎ−
GaAs）のエミッタ層である。またＥはエミッタ電極、Ｂ
はベース電極、Ｃはコレクタ電極である。
中、１はノンドープのInP（又はGaAs）の基板、２はn+
−InGaAs（又はn+−GaAs）のコレクタ層、３はノンドー
プのInAlGaAs（又はAlGaAs）のコレクタバリア層、４は
ｎ−InGaAs（又はｎ−GaAs）のベース層、５及び７は夫
々ノンドープのInAlAs（又はAlGaAs）層、６はノンドー
プのInGaAs（又はGaAs）層、８はｎ−InGaAs（又はｎ−
GaAs）のエミッタ層である。またＥはエミッタ電極、Ｂ
はベース電極、Ｃはコレクタ電極である。
コレクタ層２及びエミッタ層８は夫々Si（シリコン）
などのｎ形ドーパントが高濃度（１×1019cm-3）にドー
プされ、膜厚3000Å程度に形成されている。またコレク
タバリア層３の膜厚は例えば2000Å、ベース層４の膜厚
は500Åで、かつ、ｎ形ドーパントが１×1018cm-3の濃
度でドープされている。更にInAlAs層（又はAlGaAs）層
５及び７の膜厚は30Å、InGaAs（又はGaAs）層６の膜厚
は20Åで、これらは共鳴トンネリングバリアを形成す
る。
などのｎ形ドーパントが高濃度（１×1019cm-3）にドー
プされ、膜厚3000Å程度に形成されている。またコレク
タバリア層３の膜厚は例えば2000Å、ベース層４の膜厚
は500Åで、かつ、ｎ形ドーパントが１×1018cm-3の濃
度でドープされている。更にInAlAs層（又はAlGaAs）層
５及び７の膜厚は30Å、InGaAs（又はGaAs）層６の膜厚
は20Åで、これらは共鳴トンネリングバリアを形成す
る。
上記のRHETの動作について説明するに、まずエミッタ
・ベース間に電圧がかかっていないときには、ベースに
は電子は注入されず、コレクタ電流は流れない。次にエ
ミッタ・ベース間に適度の電圧を印加すると、共鳴トン
ネリング効果により電子はベースに注入され、高い初期
速度をもったホットエレクトロンになる。
・ベース間に電圧がかかっていないときには、ベースに
は電子は注入されず、コレクタ電流は流れない。次にエ
ミッタ・ベース間に適度の電圧を印加すると、共鳴トン
ネリング効果により電子はベースに注入され、高い初期
速度をもったホットエレクトロンになる。
従来、HET,RHETでは素子面積を小さすることでコレク
タ容量の低減をはかっていた。
タ容量の低減をはかっていた。
しかし、ベース層４とコレクタ層２との間にノンドー
プで高抵抗のコレクタバリア層３があるので、素子面積
が小さくなるにつれてエミッタ８が投影された下方の真
性トランジスタ領域に対する外部ベース領域（真性トラ
ンジスタ領域を除くベース層３下方）の割合が増え、ベ
ース層３の外部ベース領域とコレクタ層２との間の容量
である外部コレクタ容量がトランジスタ特性を大きく支
配するようになる。
プで高抵抗のコレクタバリア層３があるので、素子面積
が小さくなるにつれてエミッタ８が投影された下方の真
性トランジスタ領域に対する外部ベース領域（真性トラ
ンジスタ領域を除くベース層３下方）の割合が増え、ベ
ース層３の外部ベース領域とコレクタ層２との間の容量
である外部コレクタ容量がトランジスタ特性を大きく支
配するようになる。
この外部コレクタ容量のため、トランジスタの高速性
を思うように上げることができないという問題があっ
た。
を思うように上げることができないという問題があっ
た。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、トランジス
タの高速性が大幅に向上するホットエレクトロントラン
ジスタ及びその製造方法を提供することを目的とする。
タの高速性が大幅に向上するホットエレクトロントラン
ジスタ及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明のホットエレクトロントランジスタは、 コレクタ層（２）とベース層（４）との間に高抵抗の
コレクタバリア層（10）を有し、エミッタ層（８）から
ベース層（４）に高運動エネルギーのホットエレクトロ
ンを注入してコレクタ層（２）へ到達させるホットエレ
クトロントランジスタにおいて、 コレクタバリア層（10）をエミッタ層（８）が投影さ
れた真性トランジスタ領域を少なくとも残して除去して
いる。
コレクタバリア層（10）を有し、エミッタ層（８）から
ベース層（４）に高運動エネルギーのホットエレクトロ
ンを注入してコレクタ層（２）へ到達させるホットエレ
クトロントランジスタにおいて、 コレクタバリア層（10）をエミッタ層（８）が投影さ
れた真性トランジスタ領域を少なくとも残して除去して
いる。
また、本発明のホットエレクトロントランジスタの製
造方法は、 コレクタ層（２）とベース層（４）との間に高抵抗の
コレクタバリア層（10）を有し、エミッタ層（８）から
ベース層（４）に高運動エネルギーのホットエレクトロ
ンを注入してコレクタ層（２）へ到達させるホットエレ
クトロントランジスタの製造方法において、 コレクタ層（２）上に、コレクタバリア層（10）、ベ
ース層（４）、エミッタバリア又は共鳴トンネリングバ
リア（5,6,7）、エミッタ層（８）を順次形成し、 コレクタバリア層（10）の表面を露出させ、 ベース層（４）、エミッタバリア又は共鳴トンネリン
グバリア（5,6,7）、エミッタ層（８）夫々にサイドウ
ォール（13〜16）を形成し、 コレクタバリア層（10）を選択的にエッチングする選
択エッチング液により、コレクタバリア層（10）をエミ
ッタ層（８）が投影された真性トランジスタ領域を少な
くとも残して選択エッチングする。
造方法は、 コレクタ層（２）とベース層（４）との間に高抵抗の
コレクタバリア層（10）を有し、エミッタ層（８）から
ベース層（４）に高運動エネルギーのホットエレクトロ
ンを注入してコレクタ層（２）へ到達させるホットエレ
クトロントランジスタの製造方法において、 コレクタ層（２）上に、コレクタバリア層（10）、ベ
ース層（４）、エミッタバリア又は共鳴トンネリングバ
リア（5,6,7）、エミッタ層（８）を順次形成し、 コレクタバリア層（10）の表面を露出させ、 ベース層（４）、エミッタバリア又は共鳴トンネリン
グバリア（5,6,7）、エミッタ層（８）夫々にサイドウ
ォール（13〜16）を形成し、 コレクタバリア層（10）を選択的にエッチングする選
択エッチング液により、コレクタバリア層（10）をエミ
ッタ層（８）が投影された真性トランジスタ領域を少な
くとも残して選択エッチングする。
本発明のホットエレクトロントランジスタはコレクタ
バリア層（10）の真性トランジスタ領域の外部領域が除
去されているため、コレクタ層（２）とベース層（４）
との間のコレクタ容量が大幅に低減し、トランジスタの
高速化がなされる。
バリア層（10）の真性トランジスタ領域の外部領域が除
去されているため、コレクタ層（２）とベース層（４）
との間のコレクタ容量が大幅に低減し、トランジスタの
高速化がなされる。
また、サイドウォール（13〜16）を形成してコレクタ
バリア層（10）の選択エッチングを行なうことでコレク
タバリア層（10）の真性トランジスタ領域を残した除去
が可能となり、上記のホットエレクトロントランジスタ
を実現できる。
バリア層（10）の選択エッチングを行なうことでコレク
タバリア層（10）の真性トランジスタ領域を残した除去
が可能となり、上記のホットエレクトロントランジスタ
を実現できる。
第１図は本発明トランジスタの一実施例の断面構造図
を示す。このトランジスタはRHETである。同図中、第４
図と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略す
る。
を示す。このトランジスタはRHETである。同図中、第４
図と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略す
る。
第１図において、10はコレクタバリア層であり、従来
トランジスタのコレクタバリア層３とまったく同様に、
基板１がInPのInGaAs/InAlAs系の場合ノンドープのInAl
GaAsであり、基板１がGaAsのGaAs/AlGaAs系の場合ノン
ドープのAlGaAsである。
トランジスタのコレクタバリア層３とまったく同様に、
基板１がInPのInGaAs/InAlAs系の場合ノンドープのInAl
GaAsであり、基板１がGaAsのGaAs/AlGaAs系の場合ノン
ドープのAlGaAsである。
コレクタバリア層10はエミッタ層８下方の真性トラン
ジスタ領域のみが形成されており、この真性トランジス
タ領域を除くベース層３下方の外部ベース領域には形成
されていない。
ジスタ領域のみが形成されており、この真性トランジス
タ領域を除くベース層３下方の外部ベース領域には形成
されていない。
なお、13〜16は製造時に形成されたSiO2等のサイドウ
ォールである。
ォールである。
ここで、ノンドープのAlGaAs,InAlGaAsの比誘電率は
略13であり、空気の比誘電率は１である。このため第１
図のトランジスタの外部コレクタ容量は従来トランジス
タの1/13に低減する。従って、トランジスタの高速性が
大幅向上し、高周波特性が大幅に向上する。
略13であり、空気の比誘電率は１である。このため第１
図のトランジスタの外部コレクタ容量は従来トランジス
タの1/13に低減する。従って、トランジスタの高速性が
大幅向上し、高周波特性が大幅に向上する。
次に本発明トランジスタの製造方法について説明す
る。
る。
エミッタ領域の形成後、フォトリソグラフィーにより
コレクタバリア層10の表面までエッチングを行ない第２
図（Ａ）の状態とする。
コレクタバリア層10の表面までエッチングを行ない第２
図（Ａ）の状態とする。
次に、全面にSiO2等の絶縁膜を一定の厚さだけ形成
し、これを上記一定の厚さだけエッチングして同図
（Ｂ）に示す如くサイドウォール13〜16を形成する。
し、これを上記一定の厚さだけエッチングして同図
（Ｂ）に示す如くサイドウォール13〜16を形成する。
次に、選択エッチング液によりコレクタバリア層３を
エッチングし、更にコレクタバリア層３がエミッタ層８
下方の真性トランジスタ領域だけとなるまでサイドエッ
チを行ない同図（Ｃ）に示す状態とする。
エッチングし、更にコレクタバリア層３がエミッタ層８
下方の真性トランジスタ領域だけとなるまでサイドエッ
チを行ない同図（Ｃ）に示す状態とする。
この後、エミッタ電極Ｅ、ベース電極Ｂ及びコレクタ
電極Ｃを設け、第１図に示すトランジスタが製造され
る。
電極Ｃを設け、第１図に示すトランジスタが製造され
る。
ここで、選択エッチング液としてはコレクタバリア層
10がAlGaAsの場合、KI−HCl系、HCl−H2O2系が使用
され、コレクタバリア層10がInAlAsの場合、HF−H2O2
系が使用される。
10がAlGaAsの場合、KI−HCl系、HCl−H2O2系が使用
され、コレクタバリア層10がInAlAsの場合、HF−H2O2
系が使用される。
KI−HCl系では例えば （KI:I2:H2O＝10g:7.6g:200）:HCl＝1:1.5 として、コレクタバリア層10のAlGaAsはコレクタバリア
層10に接するGaAsに対して100倍程度の選択比でエッチ
ングされる。
層10に接するGaAsに対して100倍程度の選択比でエッチ
ングされる。
HCl−H2O2系では例えば HCl:H2O2＝1:220 として、AlGaAsはGaAsに対して1000倍以上の選択比でエ
ッチングされる。これは、昭和62年秋の応用物理学会、
予稿集875頁に記載されている。
ッチングされる。これは、昭和62年秋の応用物理学会、
予稿集875頁に記載されている。
HF−H2O2系では例えば HF:H2O2:H2O＝1:1:70 として、コレクタバリア層10のInAlAsはコレクタバリア
層10に接するInGaAsに対して選択比５以上でエッチング
され、組成を変えることで選択比を更に増すことが可能
である。
層10に接するInGaAsに対して選択比５以上でエッチング
され、組成を変えることで選択比を更に増すことが可能
である。
ところで、第１図のトランジスタは第３図に示す平面
構造である。このトランジスタのコレクタバリア層10が
エミッタ層８の下方だけで機械的な強度が不足するよう
な場合には、コレクタ層２部分を残してトランジスタ全
体にレジスト膜を設け、コレクタ層２部分だけからコレ
クタバリア層10の選択エッチングを行なう。
構造である。このトランジスタのコレクタバリア層10が
エミッタ層８の下方だけで機械的な強度が不足するよう
な場合には、コレクタ層２部分を残してトランジスタ全
体にレジスト膜を設け、コレクタ層２部分だけからコレ
クタバリア層10の選択エッチングを行なう。
これによって、第３図中エミッタ層８の左右両側のコ
レクタバリア層10はエッチングされるが、エミッタ層８
の上下両側のコレクタバリア層10はエッチングされずに
残り、外部コレクタ容量は多少大きくなるが機械的強度
が向上する。
レクタバリア層10はエッチングされるが、エミッタ層８
の上下両側のコレクタバリア層10はエッチングされずに
残り、外部コレクタ容量は多少大きくなるが機械的強度
が向上する。
なお、本発明はRHETに限らず、共鳴トンネリングバリ
アの代りにエミッタバリアを用いるHETにも適用するこ
とができ、上記実施例に限定されない。
アの代りにエミッタバリアを用いるHETにも適用するこ
とができ、上記実施例に限定されない。
上述の如く、本発明のホットエレクトロントランジス
タによれば、コレクタ容量が大幅に低減し、トランジス
タの高速性及び高周波特性が大幅に向上して、実用上き
わめて有用である。
タによれば、コレクタ容量が大幅に低減し、トランジス
タの高速性及び高周波特性が大幅に向上して、実用上き
わめて有用である。
第１図、第３図夫々は本発明トランジスタの一実施例の
断面構造図、平面構造図、 第２図は本発明のトランジスタの一実施例の製造工程を
示す図、 第４図は従来トランジスタの一例の断面構造図である。 図において、 １は基板、 ２はコレクタ層、 ４はベース層、 5,7はInAlAs（又はAlGaAs）層、 ６はInGaAs（又はGaAs）層、 ８はエミッタ層、 10はコレクタバリア層、 13〜16はサイドウォール を示す。
断面構造図、平面構造図、 第２図は本発明のトランジスタの一実施例の製造工程を
示す図、 第４図は従来トランジスタの一例の断面構造図である。 図において、 １は基板、 ２はコレクタ層、 ４はベース層、 5,7はInAlAs（又はAlGaAs）層、 ６はInGaAs（又はGaAs）層、 ８はエミッタ層、 10はコレクタバリア層、 13〜16はサイドウォール を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】コレクタ層（２）とベース層（４）との間
に高抵抗のコレクタバリア層（10）を有し、エミッタ層
（８）から該ベース層（４）に高運動エネルギーのホッ
トエレクトロンを注入して該コレクタ層（２）へ到達さ
せるホットエレクトロントランジスタにおいて、 該コレクタバリア層（10）を該エミッタ層（８）が投影
された真性トランジスタ領域を少なくとも残して除去し
たことを特徴とするホットエレクトロントランジスタ。 - 【請求項２】コレクタ層（２）とベース層（４）との間
に高抵抗のコレクタバリア層（10）を有し、エミッタ層
（８）から該ベース層（４）に高運動エネルギーのホッ
トエレクトロンを注入して該コレクタ層（２）へ到達さ
せるホットエレクトロントランジスタの製造方法におい
て、 該コレクタ層（２）上に、該コレクタバリア層（10）、
ベース層（４）、エミッタバリア又は共鳴トンネリング
バリア（5,6,7）、エミッタ層（８）を順次形成し、 該コレクタバリア層（10）の表面を露出させ、 該ベース層（４）、エミッタバリア又は共鳴トンネリン
グバリア（5,6,7）、エミッタ層（８）夫々にサイドウ
ォール（13〜16）を形成し、 該コレクタバリア層（10）を選択的にエッチングする選
択エッチング液により、該コレクタバリア層（10）を該
エミッタ層（８）が投影された真性トランジスタ領域を
少なくとも残して選択エッチングしたことを特徴とする
ホットエレクトロントランジスタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63092927A JP2574862B2 (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | ホットエレクトロントランジスタ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63092927A JP2574862B2 (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | ホットエレクトロントランジスタ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01265559A JPH01265559A (ja) | 1989-10-23 |
| JP2574862B2 true JP2574862B2 (ja) | 1997-01-22 |
Family
ID=14068127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63092927A Expired - Lifetime JP2574862B2 (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | ホットエレクトロントランジスタ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2574862B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5298438A (en) * | 1992-08-31 | 1994-03-29 | Texas Instruments Incorporated | Method of reducing extrinsic base-collector capacitance in bipolar transistors |
| US5434091A (en) * | 1992-10-30 | 1995-07-18 | Texas Instruments Incorporated | Method for making collector up bipolar transistors having reducing junction capacitance and increasing current gain |
| US5445976A (en) * | 1994-08-09 | 1995-08-29 | Texas Instruments Incorporated | Method for producing bipolar transistor having reduced base-collector capacitance |
| US5485025A (en) * | 1994-12-02 | 1996-01-16 | Texas Instruments Incorporated | Depleted extrinsic emitter of collector-up heterojunction bipolar transistor |
-
1988
- 1988-04-15 JP JP63092927A patent/JP2574862B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01265559A (ja) | 1989-10-23 |
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