JP2002305204A

JP2002305204A - 半導体構造及びヘテロ接合バイポーラトランジスタ

Info

Publication number: JP2002305204A
Application number: JP2001107079A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Makimoto; 俊樹牧本; Kazuhide Kumakura; 一英熊倉; Naoki Kobayashi; 小林　　直樹
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2001-04-05
Filing date: 2001-04-05
Publication date: 2002-10-18
Anticipated expiration: 2021-04-05
Also published as: JP3816347B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低抵抗の窒化物半導体構造を実現させること、
及び、その窒化物半導体構造をベース層として用いて、
電流利得が高いヘテロ接合バイポーラトランジスタを構
成すること。【解決手段】Ｍｇドープｐ型ＩｎＧａＮで構成されるベ
ース層をエミッタ層とコレクタ層とで挟んで形成したヘ
テロ接合バイポーラトランジスタであって、該ベース層
のＩｎ組成を該エミッタ層から該ベース層に至る間の距
離に応じて変化させて、該ベース層中のアクセプタ準位
の深さをバンドギャップと共に変化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を構成する。ア
クセプタ準位から高い割合で正孔が放出されるので、該
ベース層の抵抗が低下し、正孔が蓄積された領域が実効
的ベース層となり、その幅Ｗ_ｅｆｆが構造上のベース層
幅Ｗ_ｂよりも小であるので、電流利得が（Ｗ_ｂ/Ｗ
_ｅｆｆ)^２倍（この倍率は１よりも大）に向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体構造及びヘ
テロ接合バイポーラトランジスタに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在用いられている半導体デバイスの多
くは、不純物をドーピングして抵抗を低くした半導体層
を用いて構成されている。この不純物をドーピングした
半導体層の抵抗が高いと半導体デバイスの特徴を十分に
発揮できない場合がある。現在、このような問題点を持
つ半導体系として、窒化物半導体のｐ型層が代表例とし
て挙げられる。そこで、ｐ型の窒化物半導体を半導体系
の例とし、ｎｐｎ型のヘテロ接合バイポーラトランジス
タ（ＨＢＴ）をデバイスの例として、従来技術の説明を
行う。

【０００３】図８は、半導体中のアクセプタ準位の深さ
と正孔の放出の関係を示す。アクセプタ準位が浅い場合
（図中、左側）には、正孔はアクセプタから価電子帯へ
容易に放出されるために、半導体層の抵抗が低くなる。
この抵抗の低い不純物層をｎｐｎ型ＨＢＴのベース層に
適用した場合には、ベース電流が流れやすいので、ＨＢ
Ｔの持つ本来の特性を発揮しやすい。これに対して、ア
クセプタ準位が深い場合（図中、右側）には、正孔はア
クセプタに捕われているので、価電子帯へ放出されにく
い。このため、半導体層の抵抗が高くなる。この半導体
層をＨＢＴのベース層に適用した場合には、ベース電流
が流れにくいので、正常なトランジスタ動作ができなか
ったり、高周波特性に悪影響が出る。従って、アクセプ
タ準位が深い場合には、何らかの方法によって、正孔濃
度あるいは正孔の移動度を増加させることによって、半
導体層の抵抗を低くすることが必要となる。

【０００４】抵抗の低いｐ型窒化物半導体を作製するた
めに、超格子中のピエゾ効果を利用して正孔濃度を増加
させる方法が発表されている（K. Kumakura, T. Makimo
to and N. Kobayashi, "Enhanced Hole Generation in
Mg-Doped AlGaN/GaN Superlattices due to Piezoelect
ric Field", Jpn. J. Appl. Phys. vol. 39, pp. 2428-
2430 (2000）など)。ピエゾ効果の存在しない超格子
（通常の超格子）に対するバンド図を図９に、そして、
ピエゾ効果の存在する超格子（窒化物半導体に特有な超
格子）に対するバンド図を図１０に示す。ピエゾ効果の
存在しない場合（図９の場合）は、図８の場合と同様
に、熱エネルギーによってアクセプタから正孔が放出さ
れる。ピエゾ効果が存在する場合には、図１０で示した
ように、ピエゾ効果によってバンドが変調される。この
ピエゾ電界によってアクセプタからの正孔の放出が促進
されるために、正孔濃度を高くすることができる。しか
しながら、図１０からわかるように、超格子の膜厚方向
にはポテンシャルの起伏がある。従って、正孔が膜厚方
向へ走行する際には、そのポテンシャルの起伏が正孔の
走行の妨げとなる可能性がある。さらに、この構造をＨ
ＢＴのベース層に用いた場合には、膜厚方向に走行する
少数キャリアである電子はポテンシャルのくぼみに落ち
て、多数キャリアである正孔と再結合しやすくなる。こ
のため、電流利得が減少するという問題が起こる。

【０００５】また、これらのアクセプタをドーピングし
た超格子では、ピエゾ電界を発生させる必要がある。こ
のピエゾ電界を発生させるためには、結晶に歪が生じて
いる必要がある。しかしながら、超格子を構成する２つ
の層の厚さが厚くなると結晶が歪を緩和する（結晶にヒ
ビが入る）ので、歪がかからなくなる。従って、超格子
を構成する２つの層の厚さには制限がある。この厚さの
制限は、超格子を構成する２つの層の格子定数差に依存
しており、臨界膜厚と呼ばれている。効果的に正孔を放
出するためには、超格子を構成する各層の厚さは、通常
は１０ｎｍ程度以下である必要がある。

【０００６】現在、ＨＢＴを作製する際に用いられてい
る半導体材料系は、主として、ＡｌＧａＡｓ/ＧａＡｓ
系、ＩｎＰ/ＩｎＧａＡｓ系、Ｓｉ/ＳｉＧｅ系である。
これらのＨＢＴの多数が、ベース層にアクセプタをドー
ピングしたｐ型層を用いている。このようなｎｐｎ型Ｈ
ＢＴでは、エミッタ層にはｎ型でバンドギャップの大き
な半導体材料を用い、ベース層にはｐ型でエミッタ層よ
り小さなバンドギャップを持つ半導体材料が用いられ
る。現在のＨＢＴに利用されている半導体材料系におけ
るエミッタ層とベース層に用いられる材料を表１に示し
た。

【０００７】

【表１】ベース層に用いられているこれらの材料では、ほとんど
すべてのアクセプタから正孔が放出されているので、ア
クセプタ準位の深さは非常に浅い。従って、現在使用さ
れている材料系では、アクセプタ準位が深いことによっ
て高い正孔濃度が得られないという問題は起きていなか
った。

【０００８】アクセプタ準位が浅いｐ型半導体をベース
層とした従来のＨＢＴにおいて、ベース層での元素の組
成比を変化させて電流利得を高くする構造がある。この
構造は傾斜ベース構造と呼ばれており、そのバンド図を
図１１に示す。傾斜ベース構造では、エミッタ側からコ
レクタ側にかけてバンドギャップが小さくなるように元
素の組成比を変化させるため、ベース層での伝導帯端に
は電界がかかる。この電界によって電子が加速されるた
めに、ベース層中での電子の寿命が長くなり、高い電流
利得が得られる。比較のためにベース層での元素の組成
が一定である、均一ベース構造のバンド図を図１２に示
す。この場合に、ベース層における伝導帯端には図１２
に示したような傾斜がなく、一定であり、伝導帯端にお
ける電子の加速は起こらない。図１１に示したような従
来の傾斜ベース構造では、均一ベース構造に比べて、伝
導帯端でのバンドの傾斜によって電子を加速させる点が
新しい。しかしながら、従来の半導体におけるアクセプ
タ準位が浅いために、ベース層での元素の組成を変化さ
せても価電子帯端を傾斜させることはできなかった。ま
た、価電子帯端を傾斜させる必要も無かった。

【０００９】以上説明したように、従来のＨＢＴにおい
ては、ベース層中に浅いアクセプタ準位を形成すること
ができ、そのアクセプタ準位が放出する正孔によってベ
ース層の比抵抗が低下するので、ベース層を厚くするこ
となく、ベース層のシート抵抗（層に沿った方向の抵
抗）を小さくすることが可能である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】これに対して、窒化物
半導体では、アクセプタ準位が深いために、室温（２０
℃付近）ではアクセプタから正孔が放出されない、とい
う問題がある。例えば、Ｍｇアクセプタをドーピングし
たＧａＮでは、アクセプタ濃度が２×１０^１９ｃｍ^−３
に対して、室温における正孔濃度は３×１０^１７ｃｍ
^−３である。つまり、アクセプタ準位が深いために、室
温では、全体の約１/１００のアクセプタしか正孔を放
出していない。このため、窒化物半導体のＨＢＴにおい
て、ベース抵抗を低くするためには、ベース層を厚くす
る必要がある。この場合の「ベース抵抗」とは、ベース
層のシート抵抗のことであり、この抵抗値が高いと、ベ
ース電極からベース層への信号伝達が遅くなり、ＨＢＴ
の高周波特性が劣化するので、この抵抗値は低いことが
好ましい。しかしながら、この抵抗値を下げるためにベ
ース層を厚くすると、電流利得がベース層の厚さ（ベー
ス層幅）の自乗に反比例して減少するので、トランジス
タ特性が劣化する。そこで、窒化物半導体構造の抵抗を
低下させることが重要な課題となる。

【００１１】さらに、現在使用されている半導体材料に
比べて、窒化物半導体では、ベース層を走行する少数キ
ャリアである電子の寿命が短い。従って、高い電流利得
を得るためには、ベース層を薄くする必要がある。この
ように、窒化物半導体で作製したＨＢＴでは、高い電流
利得を保つと同時にベース抵抗を減少させなければなら
ない、という問題がある。

【００１２】本発明の目的は、上記の課題、すなわち、
窒化物半導体構造の抵抗を低下させるという課題と、窒
化物半導体で作製したＨＢＴにおいて、高い電流利得を
保つという課題とを解決し、低抵抗の窒化物半導体構造
を実現させること、及び、その窒化物半導体構造をベー
ス層として用いて、電流利得が高いヘテロ接合バイポー
ラトランジスタを構成することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、請求項１に記載のように、２種以上のII
I族元素と窒素とで構成される窒化物半導体による半導
体構造であって、前記III族元素のうち、バンドギャッ
プを小さくするIII族元素の組成比が前記半導体構造中
の位置に応じて変化し、前記組成比が大きくなるのに伴
って、アクセプタ又はドナーとしてドーピングされた不
純物の準位が浅くなることを特徴とする半導体構造を構
成する。

【００１４】また、本発明は、請求項２に記載のよう
に、前記窒化物半導体はＩｎＧａＮであり、前記バンド
ギャップを小さくするIII族元素はインジウムであり、
前記不純物はマグネシウムであることを特徴とする請求
項１に記載の半導体構造を構成する。

【００１５】また、本発明は、請求項３に記載のよう
に、前記窒化物半導体はＡｌＧａＮであり、前記バンド
ギャップを小さくするIII族元素はガリウムであり、前
記不純物はマグネシウムであることを特徴とする請求項
１に記載の半導体構造を構成する。

【００１６】また、本発明は、請求項４に記載のよう
に、請求項１、２又は３に記載の半導体構造をベース層
とし、前記ベース層の内部においてエミッタ側からコレ
クタ側に向かって前記組成比を変化させることを特徴と
するヘテロ接合バイポーラトランジスタを構成する。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明は、半導体層あるいはＨＢ
Ｔでのベース層にドーピングしたアクセプタ（あるいは
ドナー）準位の深さを制御することによって、抵抗が低
く、キャリアに対するポテンシャル障壁の少ない構造を
提供することを主要な特徴とする。

【００１８】本発明は、従来の技術と比較して、半導体
層あるいはＨＢＴでのベース層を構成する元素の組成を
変化させることにより、アクセプタ（あるいはドナー）
準位を制御し、しかも、価電子帯（あるいは伝導帯）に
電界を印加する点が異なる。

【００１９】本発明においては、半導体層を構成する元
素の組成を変化させることにより、ドーピングしたアク
セプタ（あるいはドナー）準位を制御する。この際、表
面から基板側にかけて不純物準位の深さが変化するよう
にすれば、正孔（あるいは電子）は半導体内に均一に存
在するのではなく、表面側あるいは基板側に偏って蓄積
される。その結果、膜厚方向に走行するキャリアに対す
るポテンシャル障壁が存在することなく、深い不純物準
位からも効果的に正孔（あるいは電子）が放出される。
さらに、マイナスにイオン化したアクセプタをプラスの
正孔が遮蔽する効果（スクリーニング効果）によって移
動度が上昇する。従って、半導体層の抵抗を低くするこ
とができるとともに、キャリアが膜厚方向に円滑に走行
する。

【００２０】ＨＢＴでのベース層に本発明を適用する場
合には、ベース層を構成する元素の組成を変化させるこ
とにより、ドーピングしたアクセプタ（あるいはドナ
ー）準位を制御する。この際、エミッタ層からコレクタ
層にかけて不純物準位の深さが変化するようにすれば、
正孔（あるいは電子）はベース層内に均一に存在するの
ではなく、ベース層内のコレクタ層側あるいはエミッタ
層側に偏って蓄積される。その結果、膜厚方向に走行す
るキャリアに対するポテンシャル障壁が存在することな
く、深い不純物準位からも効果的に正孔（あるいは電
子）が放出されるとともに、実効的なベース層幅が小さ
くなる。従って、ベース層の抵抗を低くすることができ
ると同時に、電流利得を高くすることができる。

【００２１】以下に、本発明を実施の形態例によって説
明する。

【００２２】［実施の形態例１］ｐ型窒化物半導体であ
るｐ型ＩｎＧａＮに本発明を適用した。

【００２３】ｐ型ＩｎＧａＮは有機金属気相成長法（Ｍ
ＯＶＰＥ法）を用いてサファイア基板上に作製した。作
製したｐ型ＩｎＧａＮの構造及びバンド図を、それぞ
れ、図２及び図３に示す。この場合に、図２中のＭｇド
ープｐ型ＩｎＧａＮが請求項１に記載の窒化物半導体に
該当する。なお、前記のＭｇドープｐ型ＩｎＧａＮは、
図２に示したように、２層のバッファー層の上に形成さ
れている。

【００２４】この場合のアクセプタはマグネシウム（Ｍ
ｇ）原子であり、原子濃度は約３×１０^１９ｃｍ^−３で
ある。この場合に、マグネシウムが請求項１に記載のア
クセプタ又はドナーとしてドーピングされた不純物に該
当する。

【００２５】ｐ型ＩｎＧａＮは、Ｉｎ組成の違いによっ
て、バンドギャップや、Ｍｇアクセプタ準位の深さが異
なってくることが報告されている。窒化物半導体におけ
るバンドギャップとＭｇアクセプタ準位の深さの関係を
図４に示す（K. Kumakura, T. Makimoto and N. Kobaya
shi, "Activation Energy and Electrical Activityof
Mg in Mg-Doped In_ｘGa_１−ｘN (x<0.2)", Jpn. J. App
l. Phys. vol. 39, pp. L337-L339 (2000))。図の縦軸
がアクセプタ準位の深さを表している。

【００２６】図２で示したように、表面側からサファイ
ア基板側に向かって、ｐ型ＩｎＧａＮ層中のインジウム
（Ｉｎ）組成を０％から６％まで厚さに比例して増加さ
せた。このため、図３で示したように、表面側からサフ
ァイア基板側に向かって、正孔に対するポテンシャルが
低くなるように価電子帯が傾くことになる。従って、表
面側に存在するアクセプタの不純物準位が深くても効率
的に正孔が放出され、ｐ型ＩｎＧａＮの構造の抵抗が低
下する。この場合に、インジウムが請求項１に記載のバ
ンドギャップを小さくするIII族元素に該当する。

【００２７】また、本発明に係る半導体構造では、Ｉｎ
組成を徐々に変化させているが、ＩｎＧａＮ層全体の膜
厚が厚いので、ＩｎＧａＮ層は緩和している（層中の歪
が緩和している）と考えられる。従って、Ｍｇドープｐ
型ＩｎＧａＮとＧａＮバッファー層との間にはピエゾ電
荷は存在しない。

【００２８】図２の構造に対するホール測定を２３℃に
おいて行ない、膜厚と垂直な方向（膜面に平行な方向）
の電気伝導特性を調べた。電子ビーム蒸着によって真空
蒸着したＰｄ/Ａｕをオーミック電極として用いた。こ
の結果、シート正孔濃度、移動度及びシート抵抗は、そ
れぞれ、５.８×１０^１３ｃｍ^−２、２.５ｃｍ^２/Ｖｓ
及び４.３×１０^４Ωであった。ここで、ｐ型ＧａＮ、
Ｉｎ濃度が３％のｐ型ＩｎＧａＮ及び６％のｐ型ＩｎＧ
ａＮに対するシート正孔濃度、移動度及びシート抵抗
を、本発明の構造に対する値と比較して表２に示す。

【００２９】

【表２】これら３つの層内のＩｎ組成は均一であり、膜厚は図２
の構造と同じ１３０ｎｍである。また、Ｍｇ原子のドー
ピング濃度は、図２の構造で用いたドーピング濃度と同
じにしている（約３×１０^１９ｃｍ^−３)。この場合の
本発明の構造では、Ｉｎ原子の平均組成は３％である。
Ｉｎ濃度が３％均一のｐ型ＩｎＧａＮに対するシート抵
抗は、本発明の構造に対する値よりも約２倍も高い。表
２には、ｐ型ＧａＮ、Ｉｎ濃度が３％均一のｐ型ＩｎＧ
ａＮ及び６％均一のｐ型ＩｎＧａＮに対するシート抵抗
の平均値も示している。この平均値は本発明の構造に対
する値よりも２倍以上もあり、本発明によって抵抗が減
少していることを示している。

【００３０】本発明の構造では、ｐ型ＩｎＧａＮ層のＩ
ｎ組成を変化させることによって価電子帯のポテンシャ
ルが傾斜した結果、アクセプタから効率的に正孔が放出
されている。そして、正孔が基板側に偏って蓄積した結
果、スクリーニング効果によって、移動度が上昇したも
のと考えられる。これらの２つの効果によって、本発明
の構造に対する抵抗が減少した。そして、抵抗が減少す
る効果は、膜厚が１３０ｎｍでも現れる。

【００３１】［実施の形態例２］本発明に係るｎｐｎ型
ＨＢＴのバンド図の一例を図１に示す。注目するべき点
は、ベース層内の伝導帯端ではなく、ベース層内の価電
子帯端がエミッタ層からコレクタ層にかけて傾斜してい
る点である。この傾斜のためにエミッタ層側に存在する
深いアクセプタ準位からも正孔が効果的に放出され、コ
レクタ層側に蓄積される。従って、実施の形態例１で述
べたように、スクリーニング効果による移動度の上昇の
効果も出るために、ベース抵抗が低くなる。さらに、こ
の場合には実効的なベース層の幅は図１中のＷ_ｅｆｆと
なるので、電流利得は均一ベース構造の場合（この場合
には、実効的なベース層の幅は構造上のベース層の幅Ｗ
_ｂに等しい）に比べて、（Ｗ_ｂ/Ｗ_ｅｆｆ)^２倍にな
る。この倍率は、Ｗ_ｂ＞Ｗ_ｅｆ _ｆであるので、１よりも
大きい。

【００３２】このように、本発明によってベース抵抗を
低くすることができ、それと同時に、電流利得を高くす
ることができる。

【００３３】図５は、ＭＯＶＰＥ法でサファイア基板上
に作製した本発明に係るＨＢＴの構造を示す。図におい
て、ベース層（図中、Ｇｒａｄｅｄ−ＩｎＧａＮベース
と表示）に本発明で実施の形態例１の図２に示した構造
を適用した。つまり、ベース層の厚さを１３０ｎｍとし
て、コレクタ側からエミッタ側にかけてベース層内での
Ｉｎ組成を６％から０％まで減少させた。この構造での
電流利得は２３℃において約５であった。これに対し
て、Ｉｎ組成が３％均一のＩｎＧａＮをベース層とした
均一ベースＨＢＴでは、電流利得が約１であった。この
ように、本発明のｐ型窒化物半導体をベース層に用いた
場合には、ＨＢＴの特性が改善された。

【００３４】なお、図５に示したＨＢＴの構成におい
て、エミッタ及びコレクタはＳｉドープのｎ-ＧａＮで
あり、エミッタとベースとの間にはＧａＮのスペーサ層
があり、ベースとコレクタとの間には、Ｉｎ組成が位置
によって変化するＳｉドープのＧａＮがあり、エミッタ
上にはエミッタ電極としてＡｌ/Ａｕ電極が形成され、
ベース表面の一部にはベース電極としてＰｄ/Ａｕ電極
が形成され、コレクタの下層としてＳｉドープのｎ-Ｇ
ａＮサブコレクタがあり、このサブコレクタの表面の一
部にはコレクタ電極としてＡｌ/Ａｕ電極が形成され、
ＨＢＴ全体は、図５に示したように、２層のバッファー
層の上に形成されている。

【００３５】図１では、コレクタ側に正孔が蓄積した
が、図６に示したようにエミッタ側に正孔が蓄積してい
ても良い。また、図１や図６では、ベース層での伝導帯
には電界がかかっていなかったが、電界がかかっても良
い。ただし、この電界の方向は電子がエミッタからコレ
クタに向かって加速される方向が望ましい。

【００３６】また、図１では、ベース層のエミッタ端で
のＩｎ組成がエミッタのベース端でのＩｎ組成と等しく
なっている。しかしながら、ベース層のエミッタ端では
金属との間にオーミック接合を形成しなければならな
い。図４で示したように、Ｉｎ組成が高くなるのに伴っ
てアクセプタ準位が浅くなるので、Ｉｎ組成が高いほう
が良好なオーミック接合を形成しやすい。従って、ベー
ス層のエミッタ端でのＩｎ濃度がエミッタ層のベース端
でのＩｎ組成よりも高くなっても良い。この様子を図７
に示す。エミッタはＧａＮとし、ベース層のエミッタ端
でのＩｎ組成は３％であり、コレクタ端に向かってＩｎ
組成を６％まで増加させている。

【００３７】以上はｎｐｎ型ＨＢＴに関して実施の形態
例を示したが、ｐｎｐ型ＨＢＴにも本発明を適用できる
のは明らかである。

【００３８】さらに、窒化物半導体であるＩｎＧａＮに
おいて、組成を変化させる元素としてＩｎを用いて説明
を行ったが、窒化物半導体であるＡｌＧａＮにおいて、
組成を変化させる元素としてのＧａの組成を変化させて
も、上記と同様の本発明の効果が現れる。また、ＩｎＡ
ｌＧａＮなどの４つの元素から構成される４元系の半導
体では、（ＩｎＡｌ)ＧａＮと考えて、２つの元素から
なる（ＩｎＡｌ）の組成をＧａに対して変化させても良
い。５元系以上の半導体においても同様である。

【００３９】以上の説明から明らかなように、２種以上
のIII族元素と窒素とで構成される窒化物半導体による
半導体構造であって、前記III族元素のうち、バンドギ
ャップを小さくするIII族元素の組成比が前記半導体構
造中の位置に応じて変化し、前記組成比が大きくなるの
に伴って、アクセプタ又はドナーとしてドーピングされ
た不純物の準位が浅くなることを特徴とする半導体構造
を構成することによって、低抵抗の窒化物半導体構造を
実現させ、その窒化物半導体構造をベース層として用い
て、ベース抵抗が低く、しかも、電流利得が高いヘテロ
接合バイポーラトランジスタを構成することができる。

【００４０】また、本発明に係る半導体構造又はヘテロ
接合バイポーラトランジスタにおいては、ピエゾ電界を
利用せず、発生もさせていないので、膜厚方向に走行す
るキャリアに対するポテンシャル障壁が無く、キャリア
の走行が円滑に行われる。従って、このようなポテンシ
ャル障壁に起因する層抵抗の増大や電流利得の低下の問
題が解消される。

【００４１】

【発明の効果】本発明の実施によって、低抵抗の窒化物
半導体構造を実現させること、及び、その窒化物半導体
構造をベース層として用いて、電流利得が高いヘテロ接
合バイポーラトランジスタを構成することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るヘテロ接合バイポーラトランジス
タ（ＨＢＴ）の一例のバンド図を示す図である。

【図２】ｐ型窒化物半導体であるｐ型ＩｎＧａＮに本発
明を適用した半導体構造の一例を示す図である。

【図３】図２の構造に対するバンド図を示す図である。

【図４】窒化物半導体におけるバンドギャップとＭｇア
クセプタ準位の深さの関係を示す図である。

【図５】ＭＯＶＰＥ法でサファイア基板上に作製した本
発明に係るＨＢＴの構造を示す図である。

【図６】本発明に係る、エミッタ側に正孔が蓄積したｎ
ｐｎ型ＨＢＴのバンド図を示す図である。

【図７】本発明において、コレクタ端に向かってベース
層のＩｎ組成を３％から６％まで増加させた場合のバン
ド図を示す図である。

【図８】半導体中のアクセプタ準位の深さと正孔の放出
の関係を示す図である。

【図９】ピエゾ効果のない超格子構造に対するバンド図
を示す図である。

【図１０】ピエゾ電界が存在する超格子構造に対するバ
ンド図を示す図である。

【図１１】ｎｐｎ型ＨＢＴにおける傾斜ベース構造のバ
ンド図を示す図である。

【図１２】ｎｐｎ型ＨＢＴにおける均一ベース構造のバ
ンド図を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林直樹東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内Ｆターム(参考） 5F003 AZ03 BB00 BB01 BB04 BB05 BE04 BF06 BM03 BP32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２種以上のIII族元素と窒素とで構成され
る窒化物半導体による半導体構造であって、前記III族
元素のうち、バンドギャップを小さくするIII族元素の
組成比が前記半導体構造中の位置に応じて変化し、前記
組成比が大きくなるのに伴って、アクセプタ又はドナー
としてドーピングされた不純物の準位が浅くなることを
特徴とする半導体構造。
【請求項２】前記窒化物半導体はＩｎＧａＮであり、前
記バンドギャップを小さくするIII族元素はインジウム
であり、前記不純物はマグネシウムであることを特徴と
する請求項１に記載の半導体構造。
【請求項３】前記窒化物半導体はＡｌＧａＮであり、前
記バンドギャップを小さくするIII族元素はガリウムで
あり、前記不純物はマグネシウムであることを特徴とす
る請求項１に記載の半導体構造。
【請求項４】請求項１、２又は３に記載の半導体構造を
ベース層とし、前記ベース層の内部においてエミッタ側
からコレクタ側に向かって前記組成比を変化させること
を特徴とするヘテロ接合バイポーラトランジスタ。