JP2811327B2 - Heterojunction bipolar semiconductor device - Google Patents
Heterojunction bipolar semiconductor deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 セルフ・アライメント方式で製造することが可能なヘ
テロ接合バイポーラ半導体装置に関し、 エミッタ層を選択的にメサ・エッチングすることがで
きる構成を持った、ヘテロ接合バイポーラ・トランジス
タの提供を目的とし、n型化合物半導体エミッタ層とp
型化合物半導体ベース層との間にエミッタ側からベース
側に向かって連読的にエネルギ・バンド・ギャップを広
くする為の組成がグレーデッド大きくなり且つエッチン
グ停止層を兼ねているワイド・エネルギ・バンド・ギャ
ップ化合物半導体薄膜が介挿されてなるよう構成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] A heterojunction bipolar semiconductor device which can be manufactured by a self-alignment method has a configuration in which an emitter layer can be selectively mesa-etched. To provide a transistor, an n-type compound semiconductor emitter layer and a p-type compound semiconductor
Wide energy band in which the composition for widening the energy band gap between the emitter side and the base side between the type compound semiconductor base layer and the base side is increased in graded and serves also as an etching stop layer -It is configured such that a gap compound semiconductor thin film is interposed.
本発明は、セルフ・アライメント方式で製造すること
が可能なヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ(hetero
junction bipolar transistor;HBT)と呼ばれる半導体
装置に関する。The present invention relates to a heterojunction bipolar transistor (hetero junction transistor) that can be manufactured by a self-alignment method.
The present invention relates to a semiconductor device called a junction bipolar transistor (HBT).
HBTは通常のシリコン系バイポーラ・トランジスタで
は実現することができない高周波特性を持っていること
から、現在、更に高速化及び高電流利得化などの改良が
図られている。Since HBTs have high-frequency characteristics that cannot be realized by ordinary silicon-based bipolar transistors, improvements such as higher speeds and higher current gains are currently being made.
第6図は従来のグレーデッド型HBTに関するエネルギ
・バンド・ダイヤグラムを表している。FIG. 6 shows an energy band diagram for a conventional graded HBT.
図に於いて、ECは伝導帯の底、EV価電子帯の頂、Eは
n型AlGaAsエミッタ層、Gはグレーデッド層、Bはp+型
GaAsベース層、Cはn型GaAsコレクタ層をそれぞれ示し
ている。尚、グレーデッド層Gはエミッタ側からベース
側に向かってx値が0に近づくように、即ち、AlGaAsに
於けるAlが漸減してGaAsとなるようにしてある。In FIG, E C is the bottom of the conduction band, the top of E V valence band, E is n-type AlGaAs emitter layer, G is graded layer, B is p + -type
A GaAs base layer and C indicate an n-type GaAs collector layer, respectively. In the graded layer G, the x value approaches 0 from the emitter side toward the base side, that is, Al in AlGaAs is gradually reduced to GaAs.
良く知られているように、HBTに於いては、エミッタ
層Eを構成する材料としてエネルギ・バンド・ギャップ
が広いAlGaAsを用いることで、所謂、ワイド・ギャップ
・エミッタにしてあり、こうすることに依ってエミッタ
効率γを向上させている。As is well known, in the HBT, a so-called wide gap emitter is formed by using AlGaAs having a wide energy band gap as a material for forming the emitter layer E. Therefore, the emitter efficiency γ is improved.
第7図は従来のアブライト型HBTに関するエネルギ・
バンド・ダイヤグラムを表し、第6図に於いて用いた記
号と同記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つもの
とする。Fig. 7 shows the energy consumption of the conventional abrite HBT.
It represents a band diagram, and the same symbols as those used in FIG. 6 indicate the same parts or have the same meanings.
図から判るように、この従来例に於いては、グレーデ
ッド層Gとベース層Bとの界面がアブラプトになってい
る。As can be seen from the drawing, in this conventional example, the interface between the graded layer G and the base layer B is anabrupt.
現在、第6図或いは第7図について説明したようなHB
Tを小型化して高速性を得る為、セルフ・アライメント
方式で製造することが考えられている。即ち、この種の
HBTでは、最上層はエミッタ層或いはエミッタ層+ギャ
ップ層となる構成が普通であり、その場合、エミッタ電
極或いはエミッタ電極パターンを有するエッチング保護
膜をパターニング・マスクとしてエミッタ層或いはエミ
ッタ層+ギャップ層をメサ・エッチングし、ベース層の
電極コンタクト面を表出させるようにしている。Currently, HB as described with reference to FIG. 6 or FIG.
In order to obtain high-speed performance by reducing the size of T, it has been considered to manufacture by a self-alignment method. That is, this kind of
In the HBT, the uppermost layer is usually an emitter layer or an emitter layer + gap layer. In this case, the emitter layer or the emitter layer + gap layer is formed by using an etching protection film having an emitter electrode or an emitter electrode pattern as a patterning mask. The electrode contact surface of the base layer is exposed by mesa etching.
その場合、適用するエッチング技術としては、GaAs或
いはAlGaAsに対して等速エッチングすることが可能なBC
l3をエッチング・ガスとするドライ・エッチング法、或
いは、HF系やH2SO4系のエッチャントとするウエット・
エッチング法などを用い、AlGaAsからなるエミッタ層の
エッチングを時間制御で実施し、ベース層を表出するよ
うにしている。In that case, the applicable etching technique is BC, which can etch GaAs or AlGaAs at a constant speed.
Dry etching method using l 3 as etching gas, or wet etching using HF or H 2 SO 4 based etchant
Using an etching method or the like, the etching of the emitter layer made of AlGaAs is performed with time control so that the base layer is exposed.
セルフ・アライメント方式でHBTを製造する場合、ベ
ース層表面を露出させる為のメサ・エッチングが極めて
重要である。When manufacturing an HBT by a self-alignment method, mesa etching for exposing the surface of the base layer is extremely important.
従来、例えば高電子移動度トランジスタ(high eleot
ron mobility transistor;HEMT)を含む半導体装置を製
造する場合などに於いて、GaAsをエッチングする際、下
地にAlGaAsを介在させることに依り、エッチングをAlGa
Asの表面で自動停止させる、所謂、選択的エッチングが
行われている。然しながら、前記HBTの場合に於ける前
記メサ・エッチングでは、エッチングされるものがAlGa
Asであり、その下地がGaAsになっている為、このメサ・
エッチングを選択的に行う技術は存在しない。Conventionally, for example, a high electron mobility transistor (high eleot
In the case of manufacturing a semiconductor device including a RON mobility transistor (HEMT), for example, when etching GaAs, the etching is performed by using AlGa as an underlayer and interposing AlGaAs.
The so-called selective etching, which automatically stops at the surface of As, is performed. However, in the mesa etching in the case of the HBT, what is etched is AlGa.
As, and the base is GaAs, this mesa
There is no technique for selectively performing etching.
従って、前記したように、該メサ・エッチングは時間
制御で行われ、ベース面を表出させる精度やベース層厚
の不均一を招来している。Therefore, as described above, the mesa etching is performed by controlling the time, which causes unevenness in the accuracy of exposing the base surface and the thickness of the base layer.
ところで、最近、n型GaAsエミッタ層及びp+型GaAsベ
ース層の間にn型AlxGa1-xAsグレーデッド層を設け、そ
の組成をエミッタ層からベース層へ向かってx:0→0.3、
x=0.3、x:0.3→0としたHBTが知られている(要すれ
ば、「IEEE Electron Device Letters,vol.10,No.5,MAY
1989 pp202」、参照)。このような構成にすると、ベ
ース層に対し、エミッタ層を選択的にエッチングするこ
とが可能となる。然ちながら、この構成に依った場合、
エミッタ・ベース間にバイアス電圧を印加した場合に
は、グレーデッド層とベース層との接合部分に於ける伝
導帯の底ECの形状がアブラプトにならないので、高速の
電子をベースに注入することができず、動作速度が低下
してしまう旨の問題がある。By the way, recently, an n-type Al x Ga 1-x As graded layer is provided between an n-type GaAs emitter layer and a p + -type GaAs base layer, and the composition is changed from the emitter layer to the base layer by x: 0 → 0.3 ,
An HBT in which x = 0.3 and x: 0.3 → 0 is known (if necessary, “IEEE Electron Device Letters, vol. 10, No. 5, MAY
1989 pp202 "). With such a configuration, the emitter layer can be selectively etched with respect to the base layer. However, according to this configuration,
When a bias voltage is applied between the emitter and the base, high-speed electrons must be injected into the base because the shape of the bottom E C of the conduction band at the junction between the graded layer and the base layer does not become broken. However, there is a problem that the operation speed is reduced.
本発明は、エミッタ層を選択的にメサ・エッチングす
ることができ、しかも、高速で動作し得る構成のHBTを
提供しようとする。An object of the present invention is to provide an HBT that can selectively mesa-etch an emitter layer and can operate at high speed.
第1図は本発明の原理を説明する為の熱平衡状態に於
けるエネルギ・バンド・ダイヤグラム、第2図はバイア
ス電圧を印加した動作状態(フラット・バンド状態)に
於けるエネルギ・バンド・ダイヤグラムを表し、第6図
及び第7図に於いて用いた記号と同記号は同部分を示す
か或いは同じ意味を持つものとする。FIG. 1 is an energy band diagram in a thermal equilibrium state for explaining the principle of the present invention, and FIG. 2 is an energy band diagram in an operation state (flat band state) to which a bias voltage is applied. The symbols used in FIGS. 6 and 7 indicate the same parts or have the same meaning.
第1図及び第2図に見られるHBTと第6図及び第7図
に見られるそれとが相違している点は、エミッタ層Eの
構成材料がn型GaAsであること、極めて薄い、例えば、
600〔Å〕程度であるn型AlGaAsグレーデッド層Gは逆
グレーデッドになっていること等である。ここで、逆グ
レーデッドとは、エミッタ層からベース側に向かってx
値が次第に大きくなるように、例えば、x=0→0.3に
なっていることを意味し、その界面は、勿論、アブラプ
トな接合になっている。The difference between the HBT shown in FIGS. 1 and 2 and that shown in FIGS. 6 and 7 is that the constituent material of the emitter layer E is n-type GaAs.
This is because the n-type AlGaAs graded layer G of about 600 [Å] is reverse graded. Here, reverse graded means x from the emitter layer toward the base side.
This means that, for example, x = 0 → 0.3 so that the value gradually increases, and the interface is, of course, anabrupt junction.
このようにした場合、n型GaAsからなるエミッタ層E
をメサ・エッチングすると、そのエッチングはn型AlGa
Asグレーデッド層Gに於いて自動停止する。In this case, the emitter layer E made of n-type GaAs is formed.
Is etched by n-type AlGa
Automatic stop in As graded layer G.
このようなことから、本発明に依るヘテロ接合バイポ
ーラ半導体装置に於いては、n型化合物半導体エミッタ
層とp型化合物半導体ベース層との間にエミッタ側から
ベース側に向かって連読的にエネルギ・バンド・ギャッ
プを広くする為の組成がグレーデッドに大きくなり且つ
エッチング停止層を兼ねているワイド・エネルギ・バン
ド・ギャップ化合物半導体薄膜が介挿されている。Thus, in the heterojunction bipolar semiconductor device according to the present invention, the energy is continuously read from the emitter side to the base side between the n-type compound semiconductor emitter layer and the p-type compound semiconductor base layer. The composition for widening the band gap is graded and the wide energy band gap compound semiconductor thin film also serving as an etching stop layer is interposed.
前記手段を採ることに依り、エミッタ層は選択的エッ
チングで形成することができ、そして、エッチング・ス
トッパとして介挿した逆グレーデッド層は再現性よく高
精度で除去できることからベース層は所要の厚さを均一
に保持した状態で表出され、セルフ・アライメント方式
を実施して微細加工をするのに好適な構成が得られ、高
速化及び低消費電力化に有効である。また、エミッタ層
とベース層との間にはアブラプト接合が存在しているこ
とから、ホット・エレクトロン注入効果が発生し易く、
従って、動作速度の向上並びにホール閉じ込めに依る電
流利得の向上を図ることができる。尚、ベース層をGaAs
で構成した場合には、エミッタ層に対向するベース層の
表面にはワイド・エネルギ・バンド・ギャップ化合物半
導体薄膜が存在することになるから、ベース層での表面
再結合が抑制されて電流利得の低下を防止することもで
きる。By adopting the above means, the emitter layer can be formed by selective etching, and the reverse graded layer inserted as an etching stopper can be removed with high reproducibility and high accuracy, so that the base layer has the required thickness. Thus, a structure suitable for fine processing by performing a self-alignment method is obtained, and is effective for speeding up and reducing power consumption. In addition, since an abrasive junction exists between the emitter layer and the base layer, a hot electron injection effect easily occurs,
Therefore, it is possible to improve the operation speed and the current gain due to hole confinement. The base layer is GaAs
In this case, since the wide energy band gap compound semiconductor thin film exists on the surface of the base layer facing the emitter layer, the surface recombination in the base layer is suppressed and the current gain is reduced. It can also prevent a drop.
第3図は本発明一実施例の要部切断側面図を表してい
る。FIG. 3 is a cutaway side view of an essential part of one embodiment of the present invention.
図に於いて、1は基板、2はバッファ層、3はサブ・
コレクタ層、4はコレクタ層、5はベース層、6は逆グ
レーデッド層、7はエミッタ層、8はギャップ層、9は
エミッタ電極、10はベース電極、11はコレクタ電極をそ
れぞれ示している。In the figure, 1 is a substrate, 2 is a buffer layer, 3 is a sub-layer.
A collector layer, 4 is a collector layer, 5 is a base layer, 6 is an inverted graded layer, 7 is an emitter layer, 8 is a gap layer, 9 is an emitter electrode, 10 is a base electrode, and 11 is a collector electrode.
各部分に関する主要なデータを例示すると次の通りで
ある。The main data of each part is as follows.
(1) 基板1について 材料:半絶縁性GaAs (2) バッファ層2について 材料:i型GaAs 厚さ:2000〔Å〕〜3000〔Å〕 (3) サブ・コレクタ層3について 材料:n+型GaAs 厚さ:5000〔Å〕 不純物濃度:5×1018〔cm-3〕 (4) コレクタ層4について 材料:n-型GaAs 厚さ:5000〔Å〕 不純物濃度:3×1016〔cm3〕 (5) ベース層5について 材料:p+型GaAs 厚さ:1000〔Å〕 不純物濃度:4×1019〔cm-3〕 (6) 逆グレーデッド層6 材料:n型AlxGa1-xAs x=0(エミッタ側)→0.3(ベース側) 厚さ:300〔Å〕〜500〔Å〕 不純物濃度:5×1017〔cm-3〕 (7) エミッタ層7について 材料:n型GaAs 厚さ:2000〔Å〕〜3000〔Å〕 不純物濃度:5×1017〔cm-3〕 (8) キャップ層8について 材料:n+型INyGa1-yAs y=0(エミッタ側)→0.5(キャップ側) 厚さ:1000〔Å〕 不純物濃度:1〜5×1019〔cm-3〕 (9) エミッタ電極9について 材料:Ti/Pt/Au 厚さ:100〔Å〕/900〔Å〕/4000〔Å〕 (10) ベース電極10について 材料:Ti/Pt/Au 厚さ:100〔Å〕/900〔Å〕/4000〔Å〕 (11) コレクタ電極11について 材料:AuGe/Au 厚さ:200〔Å〕/3000〔Å〕 尚、本実施例では、ベース層5の材料として、p+型Ga
Asを用いているが、これはグレーデッドのp+型AlGaAs層
に代替しても良く、その場合、x値は逆グレーデッド層
側からベース層側に向かって、例えば0.1→0とする。(1) About substrate 1 Material: semi-insulating GaAs (2) About buffer layer 2 Material: i-type GaAs Thickness: 2000 [Å] to 3000 [Å] (3) About sub-collector layer 3 Material: n + type GaAs thickness: 5000 [Å] Impurity concentration: 5 × 10 18 [cm -3 ] (4) About collector layer 4 Material: n - type GaAs Thickness: 5000 [Å] Impurity concentration: 3 × 10 16 [cm 3 (5) Base layer 5 Material: p + -type GaAs Thickness: 1000 [Å] Impurity concentration: 4 × 10 19 [cm -3 ] (6) Inverted graded layer 6 Material: n-type Al x Ga 1- x As x = 0 (emitter side) → 0.3 (base side) Thickness: 300 [Å] to 500 [Å] Impurity concentration: 5 × 10 17 [cm -3 ] (7) About emitter layer 7 Material: n-type GaAs Thickness: 2000 [Å] to 3000 [Å] Impurity concentration: 5 × 10 17 [cm −3 ] (8) About cap layer 8 Material: n + type IN y Ga 1 -y Asy = 0 (emitter side) ) → 0.5 (cap side) Thickness: 1000 [Å] Impurity concentration: 1 ~ 5 × 10 19 [cm -3 ] (9) About emitter electrode 9 Material: Ti / Pt / Au Thickness: 100 [Å] / 900 [Å] / 4000 [Å] (10) About base electrode 10 Material: Ti / Pt / Au Thickness: 100 [Å] / 900 [Å] / 4000 [Å] (11) Collector electrode 11 Material: AuGe / Au Thickness: 200 [Å] / 3000 [Å] In the example, the material of the base layer 5 is p + -type Ga
Although As is used, this may be replaced with a graded p + -type AlGaAs layer. In this case, the x value is, for example, 0.1 → 0 from the reverse graded layer side to the base layer side.
第4図は第3図に見られる半導体装置のエネルギ・バ
ンド・ダイヤグラムを表し、第1図、第2図、第4図に
於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同じ
意味を持つものとする。FIG. 4 shows an energy band diagram of the semiconductor device shown in FIG. 3, and the same symbols used in FIGS. 1, 2, and 4 indicate the same parts or have the same meanings. Have
図から明らかなように、このHBTでは、エミッタ・ベ
ース間はアブラプト接合になっているので、ベースに注
入される電子はホット・エレクトロンとなるからスピー
ドは向上する。また、アブラプト接合は、伝導帯側のみ
でなく、価電子帯側にも存在しているので、ベース中の
ホールはエミッタ側に拡散し難く、従って、電流利得も
向上する。As is apparent from the figure, in this HBT, since an emitter-base junction is formed, an electron injected into the base becomes a hot electron, so that the speed is improved. Further, since the ABAP is present not only on the conduction band side but also on the valence band side, holes in the base are unlikely to diffuse to the emitter side, and therefore, the current gain is improved.
第3図及び第4図について説明した半導体装置を製造
することは大変容易である。It is very easy to manufacture the semiconductor device described with reference to FIGS.
第5図はセルフ・アライメント方式でエミッタ層を形
成する場合を説明する為の半導体装置の要部切断側面図
であり、第3図に於いて用いた記号と同記号は同部分を
示すか或いは同じ意味を持つものとする。FIG. 5 is a cutaway side view of a main part of a semiconductor device for explaining a case where an emitter layer is formed by a self-alignment method. In FIG. 3, the same symbols as those used in FIG. Shall have the same meaning.
次に、第3図及び第5図を参照しつつ、第3図に見ら
れる実施例を製造する場合について説明する。Next, a case of manufacturing the embodiment shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG. 3 and FIG.
第5図参照 (5)−1 分子線エピタキシャル成長(molecular beam epitax
y:MBE)法を適用することに依り、半絶縁性GaAs基板1
上に i型GaAsバッファ層2、 n+型GaAsサブ・コレクタ層3、 n-型GaAsコレクタ層4、 p+型GaAsベース層5、 n型AlGaAs逆グレーデッド層6、 n型GaAsエミッタ層7、 n+型InGaAsギャップ層8 を順に成長させる。See Fig. 5. (5) -1 Molecular beam epitaxy
y: MBE) method, the semi-insulating GaAs substrate 1
An i-type GaAs buffer layer 2, an n + -type GaAs sub-collector layer 3, an n -- type GaAs collector layer 4, a p + -type GaAs base layer 5, an n-type AlGaAs reverse graded layer 6, an n-type GaAs emitter layer 7 , N + -type InGaAs gap layer 8 are sequentially grown.
(5)−2 フォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセ
スを適用することに依り、形成すべきエミッタのパター
ンをもつフォト・レジスト膜12を形成する。(5) -2 A photo resist film 12 having an emitter pattern to be formed is formed by applying a resist process in photolithography technology.
(5)−3 Arを用いたイオン・ミリング法を適用することに依
り、フォト・レジスト膜12をマスクとしてn+型InGaAsキ
ャップ層8のメサ・エッチングを、そして、CCl2F2をエ
ッチング・ガスとする反応性イオン・エッチング(reac
tive ion etching:RIE)法を適用することにより、同じ
くフォト・レジスト膜12をマスクとしてn型GaAsエミッ
タ層7のメサ・エッチングを行う。(5) Mesa etching of the n + -type InGaAs cap layer 8 using the photoresist film 12 as a mask and etching of CCl 2 F 2 by applying the ion milling method using Ar Reactive ion etching (reac
By applying the tive ion etching (RIE) method, the n-type GaAs emitter layer 7 is mesa-etched using the photoresist film 12 as a mask.
この場合、n型AlGaAs逆グレーデッド層6は、CCl2F2
に依って、殆どエッチングされないから、エッチング・
ストッパとして作用し、従って、前記メサ・エッチング
は逆グレーデッド層6の表面で自動的に停止する。In this case, the n-type AlGaAs reverse graded layer 6 is made of CCl 2 F 2
Is hardly etched due to
Acting as a stopper, the mesa etching thus automatically stops at the surface of the reverse graded layer 6.
第3図参照 (3)−1 例えば、HF系エッチング液を用いて、n型AlGaAs逆グ
レーデッド層6のウエット・エッチングを行い、メサ・
エッチングされたエミッタ層7の下地になっている部分
以外を全て除去する。See FIG. 3. (3) -1 For example, the n-type AlGaAs reverse graded layer 6 is wet-etched using an HF-based
All parts other than the part that is the base of the etched emitter layer 7 are removed.
この場合のエッチングは時間制御で行われるが、逆グ
レーデッド層6の厚さが300〔Å〕〜500〔Å〕と大変に
薄いので、高いエッチング精度を得ることができる。
尚、図示例に見られるように、ベース層5がGaAsで構成
されている場合、ベース面にAlGaAsからなる逆グレーデ
ッド層6を残しておくことで、ベース面での再結合を抑
止することができる。In this case, the etching is performed by time control. However, since the thickness of the inversely graded layer 6 is very thin, 300 [300] to 500 [Å], high etching accuracy can be obtained.
When the base layer 5 is made of GaAs, as shown in the illustrated example, the recombination on the base surface is suppressed by leaving the reverse graded layer 6 made of AlGaAs on the base surface. Can be.
(3)−2 この後は、通常の技法を適用して、階段状メサ・エッ
チング、電極の形成などを行って完成する。(3) -2 After that, a stepwise mesa etching, formation of an electrode, and the like are performed by applying a normal technique to complete the process.
本発明に依るヘテロ接合バイポーラ半導体装置に於い
ては、n型化合物半導体エミッタ層とp型化合物半導体
ベース層との間にエミッタ側からベース側に向かって連
続的にエネルギ・バンド・ギャップを広くする為の組成
がグレーデッドに大きくなり且つエッチング停止層を兼
ねているワイド・エネルギ・バンド・ギャップ化合物半
導体薄膜が介挿されてなるよう構成する。In the heterojunction bipolar semiconductor device according to the present invention, the energy band gap is continuously increased from the emitter side to the base side between the n-type compound semiconductor emitter layer and the p-type compound semiconductor base layer. In this case, a wide energy band gap compound semiconductor thin film, which has a large composition for a graded grade and also serves as an etching stop layer, is inserted.
前記構成を採ることに依り、エミッタ層は選択的エッ
チングで形成することができ、そして、エッチング・ス
トッパとして介挿した逆グレーデッド層は再現性よく高
精度で除去できることからベース層は所要の厚さを均一
に保持した状態で表出され、セルフ・アライメント方式
を実施して微細加工をするのに好適な構成が得られ、高
速化及び低消費電力化に有効である。また、エミッタ層
とベース層との間には、逆グレーデッド層の介挿に起因
してアブラプト接合が存在していることから、ホット・
エレクトロン注入効果が発生し易く、従って、動作速度
の向上に寄与することができ、同じくアブラプト接合の
存在に依って、価電子帯側の障壁がエミッタへのホール
の注入を抑制してベースに閉じ込める作用があり、それ
が電流利得の向上に結び付いている。By adopting the above configuration, the emitter layer can be formed by selective etching, and the inverted graded layer inserted as an etching stopper can be removed with high reproducibility and high accuracy, so that the base layer has the required thickness. Thus, a structure suitable for fine processing by performing a self-alignment method is obtained, and is effective for speeding up and reducing power consumption. In addition, since an abrasive junction exists between the emitter layer and the base layer due to the insertion of the reverse graded layer, the hot junction
The electron injection effect is likely to occur, and therefore can contribute to the improvement of the operation speed. Similarly, due to the presence of the break junction, the barrier on the valence band side suppresses injection of holes into the emitter and confine it to the base. Has an effect, which leads to an improvement in the current gain.
第1図は本発明の原理を説明する為の熱平衡状態に於け
るエネルギ・バンド・ダイヤグラム、第2図はバイアス
電圧を印加した動作状態(フラット・バンド状態)に於
けるエネルギ・バンド・ダイヤグラム、第3図は本発明
一実施例の要部切断側面図、第4図は第3図に見られる
半導体装置のエネルギ・バンド・ダイヤグラム、第5図
はセルフ・アライメント方式でエミッタ層を形成する場
合を説明する為の半導体装置の要部切断側面図、第6図
は従来のグレーデッド型HBTに関するエネルギ・バンド
・ダイヤグラム、第7図は従来のアブラプト型HBTに関
するエネルギ・バンド・ダイヤグラムをそれぞれ表して
いる。 図に於いて、ECは伝導帯の底、EVは価電子帯の頂、Eは
n型AlGaAsエミッタ層、Gはグレーデッド層、Bはp+型
GaAsベース層、Cはn型GaAsコレクタ層、1は基板、2
はバッファ層、3はサブ・コレクタ層、4はコレクタ
層、5はベース層、6は逆グレーデッド層、7はエミッ
タ層、8はキャップ層、9はエミッタ電極、10はベース
電極、11はコレクタ電極をそれぞれ示している。FIG. 1 is an energy band diagram in a thermal equilibrium state for explaining the principle of the present invention, and FIG. 2 is an energy band diagram in an operation state (flat band state) to which a bias voltage is applied. FIG. 3 is a cutaway side view of an essential part of one embodiment of the present invention, FIG. 4 is an energy band diagram of the semiconductor device shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a case where an emitter layer is formed by a self-alignment method. FIG. 6 is an energy band diagram of a conventional graded-type HBT, and FIG. 7 is an energy band diagram of a conventional-type HBT. I have. In the figure, E C is the bottom of the conduction band, E V is the top of the valence band, E is the n-type AlGaAs emitter layer, G is the graded layer, and B is the p + type.
GaAs base layer, C is n-type GaAs collector layer, 1 is substrate, 2
Is a buffer layer, 3 is a sub-collector layer, 4 is a collector layer, 5 is a base layer, 6 is a reverse graded layer, 7 is an emitter layer, 8 is a cap layer, 9 is an emitter electrode, 10 is a base electrode, 11 is Each shows a collector electrode.
Claims (1)
半導体ベース層との間に エミッタ側からベース側に向かって連読的にエネルギ・
バンド・ギャップを広くする為の組成がグレーデッド大
きくなり且つエッチング停止層を兼ねているワイド・エ
ネルギ・バンド・ギャップ化合物半導体薄膜 が介挿されてなることを特徴とするヘテロ接合バイポー
ラ半導体装置。1. A method for continuously reading energy from an emitter side to a base side between an n-type compound semiconductor emitter layer and a p-type compound semiconductor base layer.
A heterojunction bipolar semiconductor device comprising a wide energy band gap compound semiconductor thin film having a graded composition for widening the band gap and also serving as an etching stop layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1223049A JP2811327B2 (en) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | Heterojunction bipolar semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1223049A JP2811327B2 (en) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | Heterojunction bipolar semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0388335A JPH0388335A (en) | 1991-04-12 |
| JP2811327B2 true JP2811327B2 (en) | 1998-10-15 |
Family
ID=16792036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1223049A Expired - Lifetime JP2811327B2 (en) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | Heterojunction bipolar semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2811327B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002164533A (en) * | 2000-11-29 | 2002-06-07 | Showa Denko Kk | Compound semiconductor laminated structure and bipolar transistor using the same |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4353081A (en) * | 1980-01-29 | 1982-10-05 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Graded bandgap rectifying semiconductor devices |
| JPS60244065A (en) * | 1984-05-18 | 1985-12-03 | Fujitsu Ltd | Manufacture of hetero-junction bipolar semiconductor device |
-
1989
- 1989-08-31 JP JP1223049A patent/JP2811327B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0388335A (en) | 1991-04-12 |
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