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JP3117766B2 - Heterojunction bipolar transistor - Google Patents
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JP3117766B2 - Heterojunction bipolar transistor - Google Patents

Heterojunction bipolar transistor

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JP3117766B2
JP3117766B2 JP03344817A JP34481791A JP3117766B2 JP 3117766 B2 JP3117766 B2 JP 3117766B2 JP 03344817 A JP03344817 A JP 03344817A JP 34481791 A JP34481791 A JP 34481791A JP 3117766 B2 JP3117766 B2 JP 3117766B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、高速、高周波デバイ
スとして有望なヘテロ接合バイポーラトランジスタ(以
下「HBT」という)に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heterojunction bipolar transistor (hereinafter referred to as "HBT") which is promising as a high-speed, high-frequency device.

【0002】[0002]

【従来の技術】エミッタをベースよりもエネルギーバン
ドギャップの大きい半導体材料で構成しているHBT
は、ホモ接合バイポーラトランジスタにくらべて多くの
利点を有している。これらを列記すると次の通りであ
る。 (1) エミッタへのベースからの少数キャリアの逆注
入が小さいため、エミッタ注入効率が高く、電流利得が
高い。 (2) (1)の結果、ベースの不純物濃度を高くして
も高い電流利得が維持でき、ベース抵抗を小さくするこ
とができる。 (3) (1)の結果、エミッタの不純物濃度を下げる
ことができるため、エミッタ接合容量を小さくすること
ができる。
2. Description of the Related Art An HBT in which an emitter is made of a semiconductor material having a larger energy band gap than a base.
Have many advantages over homojunction bipolar transistors. These are listed below. (1) Since the back injection of minority carriers from the base to the emitter is small, the emitter injection efficiency is high and the current gain is high. (2) As a result of (1), even if the impurity concentration of the base is increased, a high current gain can be maintained, and the base resistance can be reduced. (3) As a result of (1), the impurity concentration of the emitter can be reduced, so that the emitter junction capacitance can be reduced.

【0003】これらの利点のためにHBTは、超高周波
トランジスタ、高速論理用トランジスタとして有望視さ
れている。一般にバイポーラトランジスタの電流利得遮
断周波数ft と最大発振周波数f max は、それぞれ数
1,数2で与えられる。
[0003] Due to these advantages, HBTs are
Promising transistor for high-speed logic
Have been. In general, current gain isolation of bipolar transistors
Cutting frequency ftAnd the maximum oscillation frequency f maxIs the number
1, given by Equation 2.

【0004】[0004]

【数1】 (Equation 1)

【0005】[0005]

【数2】 (Equation 2)

【0006】ここでτecはエミッタ・コレクタ間の全遅
延時間であり、Cbcはベース・コレクタ間容量、Rb
ベース抵抗である。このベース抵抗Rb は、コレクタを
上部に設けたコレクタトップ型のトランジスタで、ベー
ス電極をコレクタの両側でとる構造では数3で与えられ
る。
Here, τ ec is the total delay time between the emitter and the collector, C bc is the capacitance between the base and the collector, and R b is the base resistance. The base resistance Rb is a collector-top type transistor having a collector provided at the top, and is given by Equation 3 in a structure in which a base electrode is provided on both sides of the collector.

【0007】[0007]

【数3】 (Equation 3)

【0008】ここで、Lc 、lc 、lbcは、それぞれコ
レクタ長、コレクタ幅、コレクタとベース電極間距離で
あり、Rs 、ρc はそれぞれベース層のシート抵抗、コ
ンタクト抵抗率である。従って、本質的に高速、高周波
化に有利なHBTを有効に生かすためには、数1,数2
より、抵抗、容量などの浮遊要素を低減することが重要
である。特に最大発振周波数fmax を大きくするために
は、ベース・コレクタ間容量Cbcとベース抵抗Rb を低
減することが重要である。このためコレクタを上部に設
けたコレクタトップ型のHBTはこのベース・コレクタ
間容量Cbcを低減でき、高周波特性の向上に有利であ
る。
Here, L c , l c , and l bc are the collector length, the collector width, and the distance between the collector and the base electrode, respectively, and R s , ρ c are the sheet resistance and the contact resistivity of the base layer, respectively. . Therefore, in order to make effective use of the HBT, which is essentially advantageous for high speed and high frequency, it is necessary to use Equations 1 and 2
It is more important to reduce floating elements such as resistance and capacitance. In particular, in order to increase the maximum oscillation frequency f max, it is important to reduce the capacitance C bc and base resistance R b the base-collector. Therefore, a collector-top type HBT provided with a collector at the top can reduce the base-collector capacitance Cbc , which is advantageous for improving high-frequency characteristics.

【0009】また、ベース抵抗Rb は数3からわかるよ
うに、数3の右辺第一項である真性ベース部分の抵抗
は、コレクタ領域のサイズを最適化することにより十分
小さくすることができる。数3の右辺第二項は自己整合
法を適用して、コレクタとベース電極間の距離を小さく
することにより十分小さくすることができる。数3の右
辺第三項はベース濃度を高くしたり、金属とのコンタク
ト抵抗が小さい半導体材料を導入することにより十分小
さくすることができる。
Further, the base resistance R b, as can be seen from Equation 3, the resistance of the intrinsic base portion is the number 3 of the first term on the right side can be made sufficiently small by optimizing the size of the collector region. The second term on the right side of Equation 3 can be made sufficiently small by applying the self-alignment method and reducing the distance between the collector and the base electrode. The third term on the right side of Equation 3 can be made sufficiently small by increasing the base concentration or introducing a semiconductor material having a small contact resistance with a metal.

【0010】ところで、従来のコレクタトップ型のHB
Tは、図6に示す断面構造を有している。この従来のコ
レクタトップ型のHBTはGaAs−AlGaAs系H
BTであり、(001)面方位を有する半絶縁性のGa
As基板21上に、エミッタコンタクト層となるn+
GaAs層22,エミッタ領域となるn型Al0.3 Ga
0.7 As層23,ベース領域となるp+ 型GaAs層2
4,コレクタ領域となるn型GaAs層25,コレクタ
コンタクト層となるn+ 型GaAs層26,エミッタ電
極32,ベース電極33およびコレクタ電極34が形成
され、さらに、外部ベース領域の直下のエミッタ領域に
は、酸素を用いたイオン注入により絶縁化された絶縁領
域35が形成されている。
By the way, a conventional collector top type HB
T has a sectional structure shown in FIG. This conventional collector-top type HBT is a GaAs-AlGaAs based HBT.
BT, semi-insulating Ga having a (001) plane orientation
An n + -type GaAs layer 22 serving as an emitter contact layer and an n-type Al 0.3 Ga serving as an emitter region are formed on an As substrate 21.
0.7 As layer 23, p + type GaAs layer 2 serving as a base region
4. An n-type GaAs layer 25 serving as a collector region, an n + -type GaAs layer 26 serving as a collector contact layer, an emitter electrode 32, a base electrode 33 and a collector electrode 34 are formed. Has an insulating region 35 which is insulated by ion implantation using oxygen.

【0011】このようにコレクタトップ型の構造とする
ことによりベース・コレクタ間容量は十分低減すること
ができる。また、絶縁領域35を設け、エミッタ領域か
ら注入された電子がベース電極33へリークすることを
抑えて電流利得を大きくするようにしている。
By adopting the collector-top structure, the capacitance between the base and the collector can be sufficiently reduced. In addition, an insulating region 35 is provided to suppress leakage of electrons injected from the emitter region to the base electrode 33 and increase current gain.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成および製造方法では、絶縁領域35を形成するた
めのイオン注入を行う際に、ベース領域を酸素が通過す
るため、ベース領域の結晶の悪化を招き、ベース電極3
3となる金属とのコンタクト抵抗が十分小さくならず、
高周波特性を劣化させる原因となっている。また注入
後、活性化させるために700℃以上に温度を上げる必
要があるため急峻なドーピングプロファイルおよび組成
プロファイルを破壊してしまう。そのため、イオン注入
により形成した絶縁領域35は、充分にリーク電流を抑
えているとは言い難く、したがって電流利得を大きくす
る上で限界がある。
However, in the above-described conventional configuration and manufacturing method, when performing ion implantation for forming the insulating region 35, oxygen passes through the base region, and thus the crystal of the base region is deteriorated. Invite, base electrode 3
The contact resistance with the metal that becomes 3 is not sufficiently reduced,
This is a cause of deteriorating high frequency characteristics. Further, after the implantation, the temperature must be raised to 700 ° C. or higher for activation, so that the steep doping profile and the composition profile are destroyed. Therefore, it is difficult to say that the insulating region 35 formed by ion implantation sufficiently suppresses the leak current, and thus there is a limit in increasing the current gain.

【0013】この発明の目的は、電流利得の大きいヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタを提供することである。
An object of the present invention is a child provide large heterojunction bipolar transistor current gain.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項1記載のヘテロ接
合バイポーラトランジスタは、半導体基板上に、一導電
型のエミッタ領域,他導電型の真性ベース領域および外
部ベース領域,一導電型のコレクタ領域を順に備えてお
り、外部ベース領域直下に、エミッタ領域を構成する半
導体材料より大きいバンドギャップを有する他導電型の
リーク抑止領域を設けたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a heterojunction bipolar transistor, comprising: a semiconductor substrate having an emitter region of one conductivity type, an intrinsic base region and an external base region of another conductivity type, and a collector region of one conductivity type. Are provided in order, and a half of the emitter region is formed immediately below the external base region.
A leak suppression region of another conductivity type having a band gap larger than that of the conductor material is provided.

【0015】請求項2記載のヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタは、請求項1記載のヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタにおいて、外部ベース領域として、真性ベース
領域よりも高ドープの同種または異種の半導体材料層
成している。
The heterojunction bipolar transistor according to claim 2, wherein, in the heterojunction bipolar transistor of claim 1, wherein, as the external base region, the semiconductor material layers of the same or different highly doped than the intrinsic base region
Forms form.

【0016】[0016]

【作用】この発明のヘテロ接合バイポーラトランジス
よれば、外部ベース領域直下に、エミッタ領域を構成
する半導体材料より大きいバンドギャップを有する他導
電型のリーク抑止領域を設けたことにより、エミッタ領
域から注入された電子がベース電極へリークすることは
充分抑えられるため、電流利得を大きくすることができ
る。
[Action] heterojunction bipolar transient scan data of the present invention
According to, immediately below the external base region, an emitter region
With a larger band gap than the growing semiconductor material
By providing the electric leakage suppression region, the electrons injected from the emitter region can be sufficiently suppressed from leaking to the base electrode, so that the current gain can be increased.

【0017】さらに、外部ベース領域に高ドープの同種
もしくは異種の半導体材料層(第2の半導体材料層)を
エピタキシ形成することにより、ベース抵抗を低減する
ことができる。この結果、高い電流利得を有し、かつ高
周波特性に優れたヘテロ接合バイポーラトランジスタを
実現することができる。
Furthermore, the base resistance can be reduced by forming a highly doped same or different semiconductor material layer (second semiconductor material layer) in the external base region by epitaxy. As a result, a heterojunction bipolar transistor having high current gain and excellent high-frequency characteristics can be realized.

【0018】[0018]

【実施例】以下この発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図1にこの発明の一実施例のヘテロ接合バ
イポーラトランジスタの断面構造図を示す。このヘテロ
接合バイポーラトランジスタは、(001)面方位を有
する半絶縁性のGaAs基板1上に、エミッタコンタク
ト層となるn+ 型GaAs層2,エミッタ領域となるn
型Al0.3 Ga0.7 As層3c,真性ベース領域となる
+型GaAs層4a,コレクタ領域となるn型GaA
s層5a,コレクタコンタクト層となるn+ 型GaAs
層6a,エミッタ電極12,ベース電極13およびコレ
クタ電極14が形成され、さらに、エミッタ領域から注
入された電子がベース電極13へリークすることを抑え
るためのリーク抑止領域としてp型にドープしたAl x
Ga 1-x As(x>0.3)層9aと、外部ベース領域
としてp+ 型Ge層10aとが、エピタキシ形成されて
いる。なお、この場合、p型にドープしたAl x Ga
1-x As(x>0.3)層9aは、エミッタ領域よりも
バンドギャップの大きいエミッタ領域と異なる導電型で
あり、外部ベース領域直下のエミッタ領域内にpn接合
が形成されるが、これはワイドバンドギャップ間の接合
のため真性ベース領域とエミッタ領域とのpn接合に比
べてon電圧は高く、通常の動作範囲では接合部を流れ
る電流は無視できる。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional structural view of a heterojunction bipolar transistor according to one embodiment of the present invention. In this heterojunction bipolar transistor, an n @ + -type GaAs layer 2 serving as an emitter contact layer and n serving as an emitter region are formed on a semi-insulating GaAs substrate 1 having a (001) plane orientation.
-Type Al 0.3 Ga 0.7 As layer 3c, p + -type GaAs layer 4a serving as an intrinsic base region, and n-type GaAs serving as a collector region
n + -type GaAs serving as s layer 5a and collector contact layer
A layer 6a, an emitter electrode 12, a base electrode 13, and a collector electrode 14 are formed. Further, p-type doped Al x is used as a leak suppression region for preventing electrons injected from the emitter region from leaking to the base electrode 13.
A Ga 1-x As (x> 0.3) layer 9 a and ap + -type Ge layer 10 a as an external base region are formed by epitaxy. In this case, p-type doped Al x Ga
The 1-x As (x> 0.3) layer 9a is smaller than the emitter region.
With a different conductivity type from the emitter region with a large band gap
Yes, pn junction in the emitter region just below the external base region
Formed at the junction between the wide band gaps
Pn junction between the intrinsic base region and the emitter region
All on voltages are high and flow through the junction in the normal operating range.
Current is negligible.

【0019】このように構成されるヘテロ接合バイポー
ラトランジスタの製造方法を、さらに図2ないし図5を
参照しながら説明する。まず、(001)面方位を有す
る半絶縁性のGaAs基板1上に、分子線エピタキシ
(MBE)法を用いて、5×1018個/cm3 のn型不
純物を含有する厚さ600nmのn+ 型GaAs層2,
5×1017個/cm3 のn型不純物を含有する厚さ10
0nmのn型Al0.3 Ga0.7 As層(エミッタ材料
層)3,4×1019個/cm3 のp型不純物を含有する
厚さ100nmのp+ 型GaAs層(ベース材料層)
4,5×1016個/cm3 のn型不純物を含有する厚さ
500nmのn型GaAs層(コレクタ材料層)5,5
×1018個/cm3 のn型不純物を含有する厚さ200
nmのn+ 型GaAs層6を形成し、その後、気相成長
法により酸化珪素(SiO2 )膜7を全面に形成して、
図2に示す構造を得る。
A method of manufacturing the heterojunction bipolar transistor thus configured will be described with reference to FIGS. First, on a semi-insulating GaAs substrate 1 having a (001) plane orientation, a 600 nm thick n-type impurity containing 5 × 10 18 / cm 3 n-type impurities was formed by molecular beam epitaxy (MBE). + Type GaAs layer 2,
5 × 10 17 / cm 3 n-type impurity-containing thickness 10
0 nm n-type Al 0.3 Ga 0.7 As layer (emitter material layer) 3, 100 nm p + -type GaAs layer (base material layer) containing 4 × 10 19 / cm 3 p-type impurities
An n-type GaAs layer (collector material layer) having a thickness of 500 nm containing an n-type impurity of 4.5 × 10 16 / cm 3
× 10 18 / cm 3 thickness containing an n-type impurity of 200
After forming an n + -type GaAs layer 6 of nm, a silicon oxide (SiO 2 ) film 7 is formed on the entire surface by a vapor phase growth method.
The structure shown in FIG. 2 is obtained.

【0020】次に、SiO2 膜7上に蒸着とリフトオフ
を用いて、コレクタ領域に対応するアルミニウムからな
るパターン8を、パターンの伸長方向を〔110〕方位
に置いて形成する。ついで、アルミニウムからなるパタ
ーン8をマスクとして用い、エッチングガスとして、沸
化メタン(CHF3 )を用いて、平行平板型リアクティ
ブエッチング(RIE)装置により、SiO2 膜7をエ
ッチングして、パターン8に対応したSiO2 膜からな
る絶縁膜7aを形成する。その後、硫酸・過酸化水素系
のエッチング液により、パターン8と絶縁膜7aをマス
クとして用いて、湿式エッチングでn型Al0.3 Ga
0.7 As層3が70nm程度残るまでエッチングして、
+ 型GaAs層6a,n型GaAs層5a,p+ 型G
aAs層4aおよびn型Al0.3 Ga0.7 As層3aか
らなる順メサ及び薄いn型Al0.3 Ga0.7 As層3b
を形成し、図3に示す構造を得る。
Next, a pattern 8 made of aluminum corresponding to the collector region is formed on the SiO 2 film 7 by vapor deposition and lift-off with the pattern extending in the [110] direction. Then, using the pattern 8 made of aluminum as a mask and fluorinated methane (CHF 3 ) as an etching gas, the SiO 2 film 7 is etched by a parallel plate type reactive etching (RIE) apparatus to obtain the pattern 8. An insulating film 7a made of a SiO 2 film corresponding to the above is formed. Thereafter, n-type Al 0.3 Ga is etched by wet etching with a sulfuric acid / hydrogen peroxide-based etchant using the pattern 8 and the insulating film 7a as a mask.
Etch until the 0.7 As layer 3 remains about 70 nm,
n + -type GaAs layer 6a, n-type GaAs layer 5a, p + -type G
A forward mesa comprising an aAs layer 4a and an n-type Al 0.3 Ga 0.7 As layer 3a and a thin n-type Al 0.3 Ga 0.7 As layer 3b
Is formed to obtain the structure shown in FIG.

【0021】ついで、アルミニウムのパターン8を除去
した後、分子線エピタキシ法により基板に対して垂直方
向からp型にドープしたAl x Ga 1-x As(x>0.
3)層(第1の半導体材料層)9を30nm程度、つい
で1×1020個/cm3 のp型不純物を含有する厚さ1
00nmのp+ 型Ge層(第2の半導体材料層)10を
形成して、図4に示す構造を得る。
Then, after removing the aluminum pattern 8, Al x Ga 1 -x As (x> 0 .0) doped p-type from the direction perpendicular to the substrate by molecular beam epitaxy .
3) The layer (first semiconductor material layer) 9 has a thickness of about 30 nm and a thickness of 1 × 10 20 / cm 3 containing a p-type impurity.
A 00 nm p + -type Ge layer (second semiconductor material layer) 10 is formed to obtain the structure shown in FIG.

【0022】次に、SiO2 膜からなる絶縁膜7aとそ
の上に付着した多結晶化した半導体材料層(図示せず)
を選択的に除去した後、フォトリソグラフィ技術とエッ
チングによりp+ 型Ge層10a,Al x Ga 1-x As
(x>0.3)層9a,n型Al0.3 Ga0.7 As層3
cからなるメサを形成し、n+ 型GaAs層2を露出せ
しめ、図5に示す構造を得る。
Next, an insulating film 7a made of a SiO 2 film and a polycrystallized semiconductor material layer (not shown) adhered thereon.
Is selectively removed, and then the p + -type Ge layer 10a and Al x Ga 1 -x As are etched by photolithography and etching.
(X> 0.3) layer 9a, n-type Al 0.3 Ga 0.7 As layer 3
A mesa made of c is formed, and the n + -type GaAs layer 2 is exposed to obtain a structure shown in FIG.

【0023】最後にフォトリソグラフィ技術、及び蒸着
によりエミッタ電極12,ベース電極13およびコレク
タ電極14を形成し、図1に示すHBTが完成する。以
上のようにこの実施例によれば、外部ベース領域直下に
リーク抑止領域としてp型にドープしたAl x Ga 1-x
As(x>0.3)層9aをエピタキシ形成することに
より、エミッタ領域から注入された電子がベース電極1
3へリークすることは充分抑えられるため、電流利得を
大きくすることができる。
Finally, the emitter electrode 12, base electrode 13 and collector electrode 14 are formed by photolithography and vapor deposition, and the HBT shown in FIG. 1 is completed. As described above, according to this embodiment, p-type doped Al x Ga 1 -x is formed as a leak suppression region immediately below the external base region.
By forming the As (x> 0.3) layer 9a by epitaxy, electrons injected from the emitter region are reduced to the base electrode 1
3 is sufficiently suppressed, so that the current gain can be increased.

【0024】さらに、外部ベース領域に高ドープの半導
体材料層(第2の半導体材料層)であるp+ 型Ge層1
0aをエピタキシ形成することにより、ベース抵抗を低
減することができる。この結果、高い電流利得を有し、
かつ高周波特性に優れたヘテロ接合バイポーラトランジ
スタを実現することができる。この実施例では、外部ベ
ース領域としてp型のGe(p+ 型Ge層10a)を用
いているが、真性ベース領域を形成しているp型のGa
As(p+ 型GaAs層4a)と同じ濃度もしくはそれ
以上の濃度を有するGaAsを用いてもよい。
Further, a p + -type Ge layer 1 which is a highly doped semiconductor material layer (second semiconductor material layer) is formed in the external base region.
The base resistance can be reduced by epitaxially forming Oa. As a result, it has a high current gain,
In addition, a heterojunction bipolar transistor having excellent high-frequency characteristics can be realized. In this embodiment, p-type Ge (p + -type Ge layer 10a) is used as the external base region, but p-type Ga forming the intrinsic base region is used.
GaAs having the same concentration as or higher than that of As (p + -type GaAs layer 4a) may be used.

【0025】[0025]

【0026】また、エミッタ領域としてAl0.3 Ga
0.7 Asの組成のものを用いているが、これ以外の組成
でもよく、要するにエミッタ領域が真性ベース領域より
もエネルギーバンドギャップが大きければよい。なお、
この実施例では、npn型のHBTについて記述してい
るが、pnp型のHBTに対しても適用できる。また実
施例ではGaAs−AlGaAs系のHBTについて述
べているが、他の材料系のHBTでも適用できる。
Further, Al 0.3 Ga is used as an emitter region.
Although a composition having a composition of 0.7 As is used, a composition other than the composition may be used. In short, it is only necessary that the emitter region has a larger energy band gap than the intrinsic base region. In addition,
In this embodiment, an npn-type HBT is described, but the present invention can also be applied to a pnp-type HBT. In the embodiment, the GaAs-AlGaAs-based HBT is described, but the present invention can also be applied to other material-based HBTs.

【0027】例えば、エミッタ領域としてn型にドープ
されたGaAs、真性ベース領域としてp型にドープさ
れたGe、コレクタ領域としてn型にドープされたG
e、外部ベース領域直下のエミッタ領域にエピタキシ形
成されたリーク抑止領域として非ドープもしくはp型に
ドープされたAlx Ga1-x As(X>0)、外部ベー
ス領域として真性ベース領域を形成しているp型にドー
プされたGe以上のキャリア濃度を有するGeを用いて
もよい。
For example, n-type doped GaAs as the emitter region, p-type doped Ge as the intrinsic base region, and n-type doped G as the collector region
e, an undoped or p-type doped Al x Ga 1 -x As (X> 0) as a leak suppression region formed epitaxy in the emitter region immediately below the external base region, and an intrinsic base region as the external base region. Ge doped with p-type and having a carrier concentration higher than that of Ge may be used.

【0028】また、エミッタ領域としてp型にドープさ
れたAl0.3 Ga0.7 As、真性ベース領域としてn型
にドープされたGaAs、コレクタとしてp型にドープ
されたGaAs、外部ベース領域直下のエミッタ領域に
エピタキシ形成されたリーク抑止領域として非ドープも
しくはn型にドープされたAlx Ga1-x As(X>
0.3)、外部ベース領域として真性ベース領域を形成
しているn型にドープされたGaAs以上のキャリア濃
度を有するGaAsもしくはGeを用いてもよい。
Further, p-type doped Al 0.3 Ga 0.7 As as an emitter region, n-type doped GaAs as an intrinsic base region, p-type doped GaAs as a collector, and an emitter region immediately below an external base region. An undoped or n-type doped Al x Ga 1 -x As (X>) leak-preventing region formed by epitaxy
0.3), GaAs or Ge having a carrier concentration higher than n-type doped GaAs forming the intrinsic base region may be used as the external base region.

【0029】また、エミッタ領域としてp型にドープさ
れたGaAs、真性ベース領域としてn型にドープされ
たGe、コレクタ領域としてp型にドープされたGe、
外部ベース領域直下のエミッタ領域にエピタキシ形成さ
れたリーク抑止領域として非ドープもしくはn型にドー
プされたAlx Ga1-x As(X>0)、外部ベース領
域として真性ベース領域を形成しているn型にドープさ
れたGe以上のキャリア濃度を有するGeを用いてもよ
い。
Also, GaAs doped with p-type as an emitter region, Ge doped with n-type as an intrinsic base region, Ge doped with p-type as a collector region,
An undoped or n-type doped Al x Ga 1 -x As (X> 0) is formed as a leak suppression region formed epitaxy in the emitter region immediately below the external base region, and an intrinsic base region is formed as the external base region. Ge doped with n-type and having a carrier concentration higher than Ge may be used.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上のようにこの発明のヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタによれば、外部ベース領域直下に
エミッタ領域を構成する半導体材料より大きいバンドギ
ャップを有する他導電型のリーク抑止領域を設けたこと
により、エミッタ領域から注入された電子がベース電極
へリークすることは充分抑えられるため、電流利得を大
きくすることができる。
According According to the present invention as described above in the heterojunction bipolar transient is te of the present invention, immediately under the external base region,
Bandgirder larger than the semiconductor material forming the emitter region
By providing the other conductivity type leakage suppression region having a gap, the leakage of electrons injected from the emitter region to the base electrode can be sufficiently suppressed, so that the current gain can be increased.

【0031】さらに、外部ベース領域に高ドープの同種
もしくは異種の半導体材料層(第2の半導体材料層)を
エピタキシ形成することにより、ベース抵抗を低減する
ことができる。この結果、高い電流利得を有し、かつ高
周波特性に優れたヘテロ接合バイポーラトランジスタを
実現することができる。
Further, the base resistance can be reduced by forming a highly doped same or different semiconductor material layer (second semiconductor material layer) in the external base region by epitaxy. As a result, a heterojunction bipolar transistor having high current gain and excellent high-frequency characteristics can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の一実施例のヘテロ接合バイポーラト
ランジスタの断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a heterojunction bipolar transistor according to one embodiment of the present invention.

【図2】この発明の一実施例のヘテロ接合バイポーラト
ランジスタを製造する工程を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a step of manufacturing a heterojunction bipolar transistor according to one embodiment of the present invention.

【図3】この発明の一実施例のヘテロ接合バイポーラト
ランジスタを製造する工程を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a step of manufacturing a heterojunction bipolar transistor according to one embodiment of the present invention.

【図4】この発明の一実施例のヘテロ接合バイポーラト
ランジスタを製造する工程を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a step of manufacturing a heterojunction bipolar transistor according to one embodiment of the present invention.

【図5】この発明の一実施例のヘテロ接合バイポーラト
ランジスタを製造する工程を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a step of manufacturing a heterojunction bipolar transistor according to one embodiment of the present invention.

【図6】従来例のヘテロ接合バイポーラトランジスタの
断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a conventional heterojunction bipolar transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 GaAs基板(半導体基板) 2 n+ 型GaAs 3 n型Al0.3 Ga0.7 As(エミッタ材料層) 3a n型Al0.3 Ga0.7 As 3b エッチングのとき残したn型Al0.3 Ga0.7
s 3c n型Al0.3 Ga0.7 As(エミッタ領域) 4 p+ 型GaAs(ベース材料層) 4a メサを形成するp+ 型GaAs(真性ベース領
域) 5 n型GaAs(コレクタ材料層) 5a メサを形成するn型GaAs(コレクタ領域) 6 n+ 型GaAs 6a n+ 型GaAs 7 SiO2 膜 7a SiO2 膜からなる絶縁膜 8 アルミニウムのパターン 9 エピタキシ形成しp型にドープしたAl x Ga 1-x
As(x>0.3)層(第1の半導体材料層) 9a エピタキシ形成しp型にドープしたAl x Ga
1-x As(x>0.3)層(リーク抑止領域) 10 エピタキシ形成したp+ 型Ge(第2の半導体材
料層) 10a エピタキシ形成したp+ 型Ge(外部ベース領
域) 12 エミッタ電極 13 ベース電極 14 コレクタ電極
Reference Signs List 1 GaAs substrate (semiconductor substrate) 2 n + -type GaAs 3 n-type Al 0.3 Ga 0.7 As (emitter material layer) 3 an n-type Al 0.3 Ga 0.7 As 3b n-type Al 0.3 Ga 0.7 A left during etching
s 3cn n-type Al 0.3 Ga 0.7 As (emitter region) 4 p + -type GaAs (base material layer) 4a p + -type GaAs (intrinsic base region) forming a mesa 5 n-type GaAs (collector material layer) 5a forming a mesa N type GaAs (collector region) 6 n + type GaAs 6 an + type GaAs 7 SiO 2 film 7 a SiO 2 film insulating film 8 aluminum pattern 9 epitaxy formed and p-type doped Al x Ga 1 -x
As (x> 0.3) layer (first semiconductor material layer) 9a Al x Ga doped epitaxially and doped into p-type
1-x As (x> 0.3) layer (leakage suppression region) 10 Epitaxy-formed p + -type Ge (second semiconductor material layer) 10a Epitaxy-formed p + -type Ge (external base region) 12 Emitter electrode 13 Base electrode 14 Collector electrode

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/331 H01L 29/205 H01L 29/73 - 29/737 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/331 H01L 29/205 H01L 29/73-29/737

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板上に、一導電型のエミッタ領
域,他導電型の真性ベース領域および外部ベース領域,
一導電型のコレクタ領域を順に備えたコレクタトップ型
のヘテロ接合バイポーラトランジスタであって、 前記外部ベース領域直下に、前記エミッタ領域を構成す
る半導体材料より大きいバンドギャップを有する他導電
型のリーク抑止領域を設け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。
1. A semiconductor substrate, comprising: an emitter region of one conductivity type; an intrinsic base region and an external base region of another conductivity type;
A collector-top type heterojunction bipolar transistor sequentially provided with a collector region of one conductivity type , wherein the emitter region is formed immediately below the external base region .
Other conductive material with band gap larger than semiconductor material
A hetero-junction bipolar transistor, characterized in that a hetero- type leak suppression region is provided.
【請求項2】 外部ベース領域真性ベース領域よりも
高ドープの同種または異種の半導体材料層からなる請求
項1記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
2. The heterojunction bipolar transistor according to claim 1, wherein the external base region is made of a same or different semiconductor material layer more highly doped than the intrinsic base region.
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