JP2920838B2 - Semiconductor device - Google Patents
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【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ヘテロバイポーラトランジスタの改良、特に、電流増
幅率を向上し、素子特性を安定化する改良に関し、 コレクタに格子整合し、しかもｐ型濃度の高いベース
を形成し、また、ベースにドープされたｐ型不純物のエ
ミッタあるいはコレクタへの拡散を少なくして、電流増
幅率を向上し、特性を安定化するように改良したヘテロ
バイポーラトランジスタを提供することを目的とし、 一導電型のガリウムヒ素（GaAs）層よりなるコレクタ
に接触して、反対導電型の炭素を含むガリウムヒ素アン
チモン（GaAsSb）層または炭素を含むアルミニウムガリ
ウムヒ素アンチモン（AlGaAsSb）層よりなるベースが形
成され、このベースに接触して、前記の一導電型のアル
ミニウムガリウムヒ素（AlGaAs）層よりなるエミッタが
形成されるか、または、一導電型のガリウムヒ素（GaA
s）層よりなるコレクタに接触して、反対導電型の炭素
を含むガリウムヒ素アンチモン（GaAsSb）層または炭素
を含むアルミニウムガリウムヒ素アンチモン（AlGaAsS
b）層よりなるベースが形成され、このベースに接触し
て、前記の一導電型のインジウムガリウムリン（InGa
P）層よりなるエミッタが形成されるように構成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] The present invention relates to improvement of a hetero-bipolar transistor, particularly to improvement of a current amplification factor and stabilization of element characteristics, by forming a base lattice-matched to a collector and having a high p-type concentration. It is another object of the present invention to provide a hetero-bipolar transistor in which diffusion of a p-type impurity doped into a base to an emitter or a collector is reduced, a current amplification factor is improved, and characteristics are stabilized. A base made of a gallium arsenide antimony (GaAsSb) layer containing carbon of the opposite conductivity type or an aluminum gallium arsenide antimony (AlGaAsSb) layer containing carbon is formed in contact with a collector made of a gallium arsenide (GaAs) layer of one conductivity type. In contact with this base, an emitter made of the aluminum gallium arsenide (AlGaAs) layer of one conductivity type is formed. Gallium arsenide (GaA)
s) A gallium arsenide antimony containing carbon (GaAsSb) layer of opposite conductivity type or aluminum gallium arsenide antimony containing carbon (AlGaAsS)
b) A base made of a layer is formed, and in contact with the base, the above-mentioned one conductivity type indium gallium phosphide (InGa) is used.
It is configured such that an emitter composed of a P) layer is formed.
本発明は、ヘテロバイポーラトランジスタの改良、特
に、電流増幅率を向上し、素子特性を安定化する改良に
関する。The present invention relates to an improvement in a hetero bipolar transistor, and more particularly to an improvement in improving a current amplification factor and stabilizing element characteristics.
ｎ型のガリウムヒ素（GaAs）層よりなるコレクタとｐ
型のガリウムヒ素（GaAs）層もしくはアルミニウムガリ
ウムヒ素（AlGaAs）層よりなるベースとｎ型のアルミニ
ウムガリウムヒ素（AlGaAs）層よりなるエミッタとを有
するヘテロバイポーラトランジスタ、または、ｎ型のガ
リウムヒ素（GaAs）層よりなるコレクタとｐ型のガリウ
ムヒ素（GaAs）層もしくはアルミニウムガリウムヒ素
（AlGaAs）層よりなるベースとｎ型のインジウムガリウ
ムリン（InGaP）層よりなるエミッタとを有するヘテロ
バイポーラトランジスタが高速電子デバイスとして注目
されており、その特性の向上・安定化が求められてい
る。Collector consisting of n-type gallium arsenide (GaAs) layer and p
Hetero bipolar transistor having a base composed of a gallium arsenide (GaAs) layer of aluminum type or an aluminum gallium arsenide (AlGaAs) layer and an emitter composed of an n-type aluminum gallium arsenide (AlGaAs) layer, or n-type gallium arsenide (GaAs) A hetero-bipolar transistor having a collector composed of layers, a base composed of a p-type gallium arsenide (GaAs) layer or an aluminum gallium arsenide (AlGaAs) layer, and an emitter composed of an n-type indium gallium phosphide (InGaP) layer is a high-speed electronic device. Attention has been paid to improve and stabilize its characteristics.
ヘテロバイポーラトランジスタに限らず、一般にバイ
ポーラトランジスタにおいては、特性の向上を図るため
にベース抵抗を低くする必要があり、ｎ−ｐ−ｎバイポ
ーラトランジスタにおいてはベースに高濃度のｐ型不純
物をドープすることが要求される。ヘテロバイポーラト
ランジスタの形成にMOCVD法を使用する場合には、ｐ型
不純物としてこれまで亜鉛（Zn）が使用され、MBE法を
使用する場合には、ベリリウム（Be）が主に使用されて
きた。しかしながら、これらの不純物は拡散係数が大き
く、コレクタあるいはエミッタへ拡散して素子特性の劣
化を引きおこすことが知られている。In general, it is necessary to lower the base resistance to improve the characteristics of not only the hetero bipolar transistor but also the bipolar transistor. In the case of the npn bipolar transistor, the base is doped with a high concentration of p-type impurity. Is required. Zinc (Zn) has been used as a p-type impurity when the MOCVD method is used to form a hetero-bipolar transistor, and beryllium (Be) has been mainly used when the MBE method is used. However, it is known that these impurities have a large diffusion coefficient and diffuse into a collector or an emitter to cause deterioration of device characteristics.
そこで近年、拡散係数の小さい炭素（Ｃ）をｐ型不純
物原料として使用する試みが盛んになされるようになっ
た。Therefore, in recent years, attempts have been made to use carbon (C) having a small diffusion coefficient as a p-type impurity raw material.
ガリウムヒ素（GaAs）またはアルミニウムガリウムヒ
素（AlGaAs）に炭素（Ｃ）を1019cm-3以上の高濃度にド
ープすると、格子定数が変化して小さくなり、転位が発
生し易くなる。この欠点を解消するために、原子半径の
大きいインジウム（In）を添加して、小さくなった格子
定数を補償する試みがなされたが、インジウム（In）の
添加によって今度はｐ型濃度が減少するという現象が観
察された。この現象の解釈については、まだはっきりし
た定説はないが、炭素（Ｃ）はIV族原子であるため、も
ともとｐ型にもｎ型にもなりうる不純物であり、インジ
ウムガリウムヒ素（InGaAs）中においてはドナーになる
率が大きいために、このようにｐ型濃度の減少が生ずる
ものと考えられる。When gallium arsenide (GaAs) or aluminum gallium arsenide (AlGaAs) is doped with carbon (C) at a high concentration of 10 19 cm −3 or more, the lattice constant changes and becomes small, so that dislocation is easily generated. In order to solve this disadvantage, an attempt was made to compensate for the reduced lattice constant by adding indium (In) having a large atomic radius, but the addition of indium (In) reduces the p-type concentration. Was observed. The interpretation of this phenomenon is not yet clearly established, but since carbon (C) is a group IV atom, it is an impurity that can be p-type or n-type from the beginning. In carbon, indium gallium arsenide (InGaAs) It is thought that the decrease in p-type concentration occurs because the rate of becoming a donor is large.
本発明の目的は、この欠点を解消することにあり、コ
レクタに格子整合し、しかもｐ型濃度の高いベースを形
成し、また、ベースにドープされたｐ型不純物のエミッ
タあるいはコレクタへの拡散を少なくして、電流増幅率
を向上し、特性を安定化するように改良したヘテロバイ
ポーラトランジスタを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate this drawback, to form a base that is lattice-matched to the collector and has a high p-type concentration, and to diffuse the p-type impurity doped into the base to the emitter or the collector. It is an object of the present invention to provide a hetero-bipolar transistor which is improved so as to improve the current amplification factor and stabilize the characteristics.
上記の目的は、下記のいずれの手段によっても達成さ
れる。第１の手段は、一導電型のガリウムヒ素（GaAs）
層よりなるコレクタ（２）に接触して、反対導電型の炭
素を含むガリウムヒ素アンチモン（GaAsSb）層または炭
素を含むアルミニウムガリウムヒ素アンチモン（AlGaAs
Sb）層よりなるベース（４）・（41）が形成され、この
ベース（４）・（41）に接触して、前記の一導電型のア
ルミニウムガリウムヒ素（AlGaAs）層よりなるエミッタ
（５）が形成されている半導体装置であり、第２の手段
は、一導電型のガリウムヒ素（GaAs）層よりなるコレク
タ（２）に接触して、反対導電型の炭素を含むガリウム
ヒ素アンチモン（GaAsSb）層または炭素を含むアルミニ
ウムガリウムヒ素アンチモン（AlGaAsSb）層よりなるベ
ース（４）・（41）が形成され、このベース（４）・
（41）に接触して、前記の一導電型のインジウムガリウ
ムリン（InGaP）層よりなるエミッタ（51）が形成され
ている半導体装置である。The above object is achieved by any of the following means. The first means is gallium arsenide (GaAs) of one conductivity type.
A gallium arsenide antimony (GaAsSb) layer containing carbon of the opposite conductivity type or aluminum gallium arsenide antimony containing carbon (AlGaAs) in contact with the collector (2) comprising
The bases (4) and (41) made of the Sb) layer are formed, and the emitters (5) made of the one conductivity type aluminum gallium arsenide (AlGaAs) layer are brought into contact with the bases (4) and (41). The second means is a gallium arsenide (GaAsSb) containing carbon of the opposite conductivity type in contact with a collector (2) made of a gallium arsenide (GaAs) layer of one conductivity type. (4) and (41) made of a layer or an aluminum gallium arsenide antimony (AlGaAsSb) layer containing carbon.
(41) A semiconductor device in which an emitter (51) made of the one conductivity type indium gallium phosphide (InGaP) layer is formed in contact with (41).
MBE法またはMOCVD法を使用してガリウムヒ素（GaAs）
基板上に、特に不純物をドープすることなくガリウムヒ
素アンチモン（GaAsSb）層を成長したところ、ｐ型の伝
導を示した。特に不純物をドープすることなく気相成長
する場合には、成長膜中に炭素（Ｃ）またはシリコン
（Si）が不純物として存在することは古くから知られて
いる。したがって、何もドープしない条件でガリウムヒ
素アンチモン（GaAsSb）層を成長した時にｐ型の伝導を
示したということは、炭素（Ｃ）がガリウムヒ素アンチ
モン（GaAsSb）中においてはドナーになり難いことを示
している。Gallium arsenide (GaAs) using MBE or MOCVD
A gallium arsenide antimony (GaAsSb) layer was grown on the substrate without doping with impurities, and showed p-type conduction. It has long been known that carbon (C) or silicon (Si) is present as an impurity in a grown film when vapor-phase growth is performed without doping with an impurity. Therefore, the fact that the gallium arsenide antimony (GaAsSb) layer shows p-type conduction when grown without any doping means that carbon (C) hardly becomes a donor in gallium arsenide antimony (GaAsSb). Is shown.
一方、不純物をドープすることなくインジウムガリウ
ムヒ素（InGaAs）層を気相成長する場合には、決してｐ
型の伝導を示さない。これはガリウムヒ素アンチモン
（GaAsSb）の場合と異なり、炭素（Ｃ）がインジウムガ
リウムヒ素（InGaAs）中においてはドナーになりやすい
傾向を有しているためであると解釈される。ガリウムヒ
素（GaAs）にインジウム（In）を添加したときとアンチ
モン（Sb）を添加したときとで炭素（Ｃ）の挙動が何故
異なるかに関しては、現在のところ明らかではないが、
恐らくインジウム（In）と炭素（Ｃ）との間の結合力と
アンチモン（Sb）と炭素（Ｃ）との間の結合力とに差が
あるためと考えられる。On the other hand, when an indium gallium arsenide (InGaAs) layer is vapor-phase grown without doping impurities, p
It does not show mold conduction. This is interpreted as being different from the case of antimony gallium arsenide (GaAsSb), because carbon (C) tends to become a donor in indium gallium arsenide (InGaAs). At present, it is not clear why carbon (C) behaves differently when gallium arsenide (GaAs) is doped with indium (In) and when antimony (Sb) is added,
This is probably due to the difference between the bonding force between indium (In) and carbon (C) and the bonding force between antimony (Sb) and carbon (C).
第２図に、インジウムガリウムヒ素（InGaAs）または
ガリウムヒ素アンチモン（GaAsSb）に炭素（Ｃ）を高濃
度にドープしたときのｐ型キャリヤ（正孔）濃度とイン
ジウム（In）またはアンチモン（Sb）添加量との関係を
示す。インジウム（In）の添加量が増加すると正孔濃度
が減少するのに対し、アンチモン（Sb）の添加量が増加
しても正孔濃度の減少は観察されなかった。FIG. 2 shows the p-type carrier (hole) concentration and the indium (In) or antimony (Sb) addition when indium gallium arsenide (InGaAs) or gallium arsenide antimony (GaAsSb) is highly doped with carbon (C). The relationship with the amount is shown. The hole concentration decreased as the amount of indium (In) increased, whereas no decrease in the hole concentration was observed as the amount of antimony (Sb) increased.
要するに、ガリウムヒ素（GaAs）にアンチモン（Sb）
を添加したガリウムヒ素アンチモン（GaAsSb）層に炭素
（Ｃ）をドープしたものをベースに使用すれば、炭素
（Ｃ）をドープすることによって小さくなる格子定数は
炭素（Ｃ）より原子半径の大きいアンチモン（Sb）によ
って補償されてコレクタをなすガリウムヒ素（GaAs）に
格子整合し、また、炭素（Ｃ）はガリウムヒ素アンチモ
ン（GaAsSb）中においてはドナーになり難いことからベ
ースのｐ型濃度が十分高くなってベース抵抗が低下し、
電流増幅率の高い、特性の安定したヘテロバイポーラト
ランジスタが形成される。In short, gallium arsenide (GaAs) and antimony (Sb)
If a gallium arsenide antimony (GaAsSb) layer doped with carbon is used as a base, the lattice constant that becomes smaller by doping carbon (C) will be smaller than that of carbon (C). (Sb) compensates for lattice matching with gallium arsenide (GaAs) forming the collector, and carbon (C) hardly becomes a donor in gallium arsenide antimony (GaAsSb). Therefore, the p-type concentration of the base is sufficiently high. And the base resistance drops,
A hetero bipolar transistor having a high current amplification factor and stable characteristics is formed.
なお、アンチモン（Sb）の添加されたアルミニウムガ
リウムヒ素（AlGaAs）層に炭素（Ｃ）をドープしたもの
をベースに使用する場合にも、上記と同一の効果が得ら
れることは云うまでもない。It is needless to say that the same effect as described above can be obtained also in the case where an aluminum gallium arsenide (AlGaAs) layer to which antimony (Sb) is added and carbon (C) is used as a base.
以下、図面を参照しつゝ、本発明の四つの実施例に係
るヘテロバイポーラトランジスタの製造方法について説
明する。Hereinafter, a method for manufacturing a hetero-bipolar transistor according to four embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１例 第３図参照 MOCVD法を使用して化合物半導体層を形成する場合を
例にして説明する。First Example See FIG. 3 An example in which a compound semiconductor layer is formed using the MOCVD method will be described.
ガリウムヒ素（GaAs）基板１上にトリメチルガリウム
とアルシンとシランとを原料ガスとして供給してシリコ
ン（Si）が1019cm-3の濃度にドープされたｎ型のガリウ
ムヒ素（GaAs）層２を7,000Å厚に形成する。Trimethyl gallium, arsine and silane are supplied as source gases on a gallium arsenide (GaAs) substrate 1 to form an n-type gallium arsenide (GaAs) layer 2 doped with silicon (Si) at a concentration of 10 19 cm -3. Formed 7,000 mm thick.
次に、トリエチルガリウムとアルシンとを原料ガスと
して供給してノンドープのガリウムヒ素（GaAs）層３を
3,000Å厚に形成する。このノンドープのガリウムヒ素
（GaAs）層３は、基板１に対する静電容量を低減するこ
とゝ、エミッタ・コレクタ耐圧を向上することゝを目的
として形成されるものである。Next, a non-doped gallium arsenide (GaAs) layer 3 is supplied by supplying triethyl gallium and arsine as source gases.
3,000mm thick. This non-doped gallium arsenide (GaAs) layer 3 is formed for the purpose of reducing the capacitance with respect to the substrate 1 and improving the emitter-collector breakdown voltage.
次に、トリメチルガリウムとアルシンとトリメチルア
ンチモンと四塩化炭素（ＣCl4）とを原料ガスとして供
給して、炭素（Ｃ）が1020cm-3の濃度にドープされたｐ
型のガリウムヒ素アンチモン（GaAs0.9Sb0.1）層４を50
0Å厚に形成する。Next, trimethylgallium, arsine, trimethylantimony, and carbon tetrachloride (CCl 4 ) were supplied as source gases, and carbon (C) was doped to a concentration of 10 20 cm −3.
Gallium arsenide antimony (GaAs 0.9 Sb 0.1 ) layer 4
It is formed to a thickness of 0 mm.
次に、トリメチルアルミニウムとトリメチルガリウム
とアルシンとシランとを原料ガスとして供給して、シリ
コン（Si）が５×1017cm-3の濃度にドープされたｎ型の
アルミニウムガリウムヒ素（AlGaAs）層５を1,000Å厚
に形成する。Next, an n-type aluminum gallium arsenide (AlGaAs) layer 5 doped with silicon (Si) at a concentration of 5 × 10 17 cm -3 is supplied by supplying trimethyl aluminum, trimethyl gallium, arsine and silane as source gases. Is formed to a thickness of 1,000 mm.
次に、トリメチルガリウムとアルシンとシランとを原
料ガスとして供給して、シリコン（Si）が1019cm-3の濃
度にドープされたｎ型のガリウムヒ素（GaAs）層６を1,
000Å厚に形成する。Next, trimethylgallium, arsine, and silane are supplied as source gases to form an n-type gallium arsenide (GaAs) layer 6 doped with silicon (Si) at a concentration of 10 19 cm -3 ,
000mm thick.
第４図参照 エミッタ形成領域上にレジスト層11を形成し、フッ酸
等を使用してｎ型のガリウムヒ素（GaAs）層６とｎ型の
アルミニウムガリウムヒ素（AlGaAs）層５とをエッチン
グする。Referring to FIG. 4, a resist layer 11 is formed on the emitter formation region, and the n-type gallium arsenide (GaAs) layer 6 and the n-type aluminum gallium arsenide (AlGaAs) layer 5 are etched using hydrofluoric acid or the like.
第５図参照 エミッタとベースとの形成領域上にレジスト層12を形
成し、フッ酸等を使用して炭素（Ｃ）のドープされたｐ
型のガリウムヒ素アンチモン（GaAsSb）層４とｉ型のガ
リウムヒ素（GaAs）層３とをエッチングする。Referring to FIG. 5, a resist layer 12 is formed on the region where the emitter and the base are formed, and carbon (C) -doped p is
The type gallium arsenide antimony (GaAsSb) layer 4 and the i type gallium arsenide (GaAs) layer 3 are etched.
第１図参照 レジスト層12を除去し、ｎ型のガリウムヒ素（GaAs）
層６・２上に金・ゲルマニムと金との積層膜を1,000Å
厚に蒸着して、それぞれエミッタ電極７とコレクタ電極
８とを形成し、炭素（Ｃ）のドープされたｐ型のガリウ
ムヒ素アンチモン（GaAsSb）層４上に金・亜鉛と金との
積層膜を1,000Å厚に蒸着してベース電極９を形成す
る。Referring to FIG. 1, the resist layer 12 is removed and n-type gallium arsenide (GaAs) is formed.
1,000Å of gold / germanium / gold laminated layer on layer 6.2
An emitter electrode 7 and a collector electrode 8 are respectively formed by thick evaporation, and a laminated film of gold / zinc / gold is formed on the p-type gallium arsenide antimony (GaAsSb) layer 4 doped with carbon (C). The base electrode 9 is formed by vapor deposition to a thickness of 1,000 mm.
この結果、ｎ型のガリウムヒ素（GaAs）層２をコレク
タとし、炭素（Ｃ）のドープされたｐ型のガリウムヒ素
アンチモン（GaAsSb）層４をベースとし、ｎ型のアルミ
ニウムガリウムヒ素（AlGaAs）層５をエミッタとし、ｎ
型のガリウムヒ素（GaAs）層６をキャップ層とするヘテ
ロバイポーラトランジスタが形成される。As a result, based on the n-type gallium arsenide (GaAs) layer 2 as the collector, the p-type gallium arsenide antimony (GaAsSb) layer 4 doped with carbon (C) as the base, and the n-type aluminum gallium arsenide (AlGaAs) layer 5 as an emitter and n
A hetero-bipolar transistor is formed using the type gallium arsenide (GaAs) layer 6 as a cap layer.
第２例 第６図参照 第１例のベースをなす炭素（Ｃ）のドープされたガリ
ウムヒ素アンチモン（GaAsSb）層４に代えて、トリメチ
ルアルミニウムとトリメチルガリウムとアルシンとトリ
メチルアンチモンとメタンとを原料ガスとして供給し
て、炭素（Ｃ）が1020cm-3の濃度にドープされたアルミ
ニウムガリウムヒ素アンチモン（AlGaAsSb）層41を形成
する。その他の工程は第１例と同一とする。Second Example See FIG. 6 Instead of carbon (C) doped gallium arsenide antimony (GaAsSb) layer 4 which is the base of the first example, trimethylaluminum, trimethylgallium, arsine, trimethylantimony and methane are used as source gas. To form an aluminum gallium arsenide antimony (AlGaAsSb) layer 41 doped with carbon (C) at a concentration of 10 20 cm −3 . Other steps are the same as in the first example.
この結果、ｎ型のガリウムヒ素（GaAs）層２をコレク
タとし、炭素（Ｃ）のドープされたｐ型のアルミニウム
ガリウムヒ素アンチモン（AlGaAsSb）層41をベースと
し、ｎ型のアルミニウムガリウムヒ素（AlGaAs）層５を
エミッタとし、ｎ型のガリウムヒ素（GaAs）層６をキャ
ップ層とするヘテロバイポーラトランジスタが形成され
る。As a result, the n-type gallium arsenide (GaAs) layer 2 is used as a collector, the p-type aluminum gallium arsenide antimony (AlGaAsSb) layer 41 doped with carbon (C) is used as a base, and the n-type aluminum gallium arsenide (AlGaAs) is used. A hetero bipolar transistor having the layer 5 as an emitter and the n-type gallium arsenide (GaAs) layer 6 as a cap layer is formed.
第３例 第７図参照 第１例のエミッタをなすシリコン（Si）のドープされ
たアルミニウムガリウムヒ素（AlGaAs）層５に代えて、
トリメチルインジウムとトリメチルガリウムとホスフィ
ンとシランとを原料ガスとして供給してシリコン（Si）
が５×1017cm-3の濃度にドープされたインジウムガリウ
ムリン（InGaP）層51を形成する。その他の工程は第１
例と同一とする。Third Example See FIG. 7 Instead of the aluminum gallium arsenide (AlGaAs) layer 5 doped with silicon (Si) as the emitter of the first example,
Supplying trimethylindium, trimethylgallium, phosphine, and silane as source gases, silicon (Si)
Forms an indium gallium phosphide (InGaP) layer 51 doped at a concentration of 5 × 10 17 cm −3 . Other steps are first
Same as the example.
この結果、ｎ型のガリウムヒ素（GaAs）層２をコレク
タとし、炭素（Ｃ）のドープされたｐ型のガリウムヒ素
アンチモン（GaAsSb）層４をベースとし、ｎ型のインジ
ウムガリウムリン（InGaP）層51をエミッタとし、ｎ型
のガリウムヒ素（GaAs）層６をキャップ層とするヘテロ
バイポーラトランジスタが形成される。As a result, the n-type gallium arsenide (GaAs) layer 2 is used as a collector, the p-type gallium arsenide antimony (GaAsSb) layer 4 doped with carbon (C) is used as a base, and the n-type indium gallium phosphide (InGaP) layer is used. A hetero-bipolar transistor having 51 as an emitter and an n-type gallium arsenide (GaAs) layer 6 as a cap layer is formed.
第４例 第８図参照 第１例のベースをなす炭素（Ｃ）のドープされたガリ
ウムヒ素アンチモン（GaAsSb）層４に代えて、第２例と
同様に炭素（Ｃ）が1020cm-3の濃度にドープされたアル
ミニウムガリウムヒ素アンチモン（AlGaAsSb）層41を形
成し、第１例のエミッタをなすシリコン（Si）のドープ
されたアルミニウムガリウムヒ素（AlGaAs）層５に代え
て、第３例と同様にシリコン（Si）が５×1017cm-3の濃
度にドープされたインジウムガリウムリン（InGaP）層5
1を形成する。その他の工程は第１例と同一とする。Fourth Example See FIG. 8 Instead of the gallium arsenide antimony (GaAsSb) layer 4 doped with carbon (C) which is the base of the first example, carbon (C) is 10 20 cm −3 as in the second example. The aluminum gallium arsenide antimony (AlGaAsSb) layer 41 doped to a concentration of 10% is formed, and instead of the silicon (Si) doped aluminum gallium arsenide (AlGaAs) layer 5 serving as the emitter of the first example, a third example is used. Similarly, an indium gallium phosphide (InGaP) layer 5 doped with silicon (Si) at a concentration of 5 × 10 17 cm −3.
Form one. Other steps are the same as in the first example.
この結果、ｎ型のガリウムヒ素（GaAs）層２をコレク
タとし、炭素（Ｃ）のドープされたｐ型のアルミニウム
ガリウムヒ素アンチモン（AlGaAsSb）層41をベースと
し、ｎ型のインジウムガリウムリン（InGaP）層51をエ
ミッタとし、ｎ型のガリウムヒ素（GaAs）層６をキャッ
プ層とするヘテロバイポーラトランジスタが形成され
る。As a result, the n-type gallium arsenide (GaAs) layer 2 is used as a collector, the p-type aluminum gallium arsenide antimony (AlGaAsSb) layer 41 doped with carbon (C) is used as a base, and the n-type indium gallium phosphide (InGaP) is used. A hetero bipolar transistor having the layer 51 as an emitter and the n-type gallium arsenide (GaAs) layer 6 as a cap layer is formed.
以上説明せるとおり、本発明に係る半導体装置におい
てはヘテロバイポーラトランジスタのベースをなすガリ
ウムヒ素（GaAs）またはアルミニウムガリウムヒ素（Al
GaAs）に炭素（Ｃ）より原子半径の大きいアンチモン
（Sb）を添加し、これに炭素（Ｃ）をドープしているの
で、炭素（Ｃ）のドープによって小さくなるガリウムヒ
素（GaAs）またはアルミニウムガリウムヒ素（AlGaAs）
の格子定数はアンチモン（Sb）によって補償されてコレ
クタと格子整合し、また、アンチモン（Sb）の添加され
たガリウムヒ素（GaAs）またはアルミニウムガリウムヒ
素（AlGaAs）中においては、炭素（Ｃ）はドナーとはな
り難いためｐ型濃度が十分高くなってベース抵抗が低く
なり、しかも、炭素（Ｃ）の拡散係数は小さいので、エ
ミッタやコレクタへの拡散が少なくなり、電流増幅率が
高く、特性の安定したヘテロバイポーラトランジスタが
形成される。As described above, in the semiconductor device according to the present invention, gallium arsenide (GaAs) or aluminum gallium arsenide (Al) which forms the base of the hetero bipolar transistor is used.
GaAs) is doped with antimony (Sb), which has a larger atomic radius than carbon (C), and is doped with carbon (C). Therefore, gallium arsenide (GaAs) or aluminum gallium, which is reduced by doping with carbon (C), is used. Arsenic (AlGaAs)
Lattice constant is compensated by antimony (Sb) to lattice match with the collector. In gallium arsenide (GaAs) or aluminum gallium arsenide (AlGaAs) doped with antimony (Sb), carbon (C) is a donor. , The p-type concentration is sufficiently high and the base resistance is low, and the diffusion coefficient of carbon (C) is small, so that diffusion into the emitter and the collector is small, the current amplification factor is high, and the characteristics are low. A stable hetero bipolar transistor is formed.
第１図、第６図、第７図、第８図は、本発明の実施例に
係る半導体装置の断面図である。 第２図は、炭素を高濃度にドープしたときの正孔キャリ
ヤ濃度とインジウムまたはアンチモン添加量との関係を
示すグラフである。 第３図〜第５図は、本発明の一実施例に係る半導体装置
の製造工程図である。 １……GaAs基板、２……ｎ−GaAs層（コレクタ）、３…
…ｉ−GaAs層（コレクタ）、４……c:GaAsSb層（ベー
ス）、41……c:AlGaAsSb層（ベース）、５……ｎ−AlGa
As層（エミッタ）、51……ｎ−InGaP層（エミッタ）、
６……ｎ−GaAs層（キャップ層）、７……エミッタ電
極、８……コレクタ電極、９……ベース電極。1, 6, 7, and 8 are cross-sectional views of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the hole carrier concentration and the amount of indium or antimony added when carbon is highly doped. 3 to 5 are views showing the steps of manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. 1 .... GaAs substrate, 2 .... n-GaAs layer (collector), 3 ....
... i-GaAs layer (collector), 4 ... c: GaAsSb layer (base), 41 ... c: AlGaAsSb layer (base), 5 ... n-AlGa
As layer (emitter), 51 ... n-InGaP layer (emitter),
6 ... n-GaAs layer (cap layer), 7 ... emitter electrode, 8 ... collector electrode, 9 ... base electrode.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/31 H01L 21/365 H01L 21/469 H01L 21/86 H01L 29/68 - 29/737 H01L 29/205 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Investigated field (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/205 H01L 21/31 H01L 21/365 H01L 21/469 H01L 21/86 H01L 29/68-29 / 737 H01L 29/205
Claims (2)
るコレクタ（２）に接触して、反対導電型の炭素を含む
ガリウムヒ素アンチモン（GaAsSb）層または炭素を含む
アルミニウムガリウムヒ素アンチモン（AlGaAsSb）層よ
りなるベース（４）・（41）が形成され、 該ベース（４）・（41）に接触して、前記一導電型のア
ルミニウムガリウムヒ素（AlGaAs）層よりなるエミッタ
（５）が形成されてなる ことを特徴とする半導体装置。A gallium arsenide (GaAsSb) layer containing carbon of the opposite conductivity type or aluminum gallium arsenide antimony containing carbon (AlGaAsSb) of the opposite conductivity type is contacted with a collector (2) comprising a gallium arsenide (GaAs) layer of one conductivity type. A) bases (4) and (41) are formed, and an emitter (5) formed of the one-conductivity-type aluminum gallium arsenide (AlGaAs) layer is formed in contact with the bases (4) and (41). A semiconductor device characterized by being made.
るコレクタ（２）に接触して、反対導電型の炭素を含む
ガリウムヒ素アンチモン（GaAsSb）層または炭素を含む
アルミニウムガリウムヒ素アンチモン（AlGaAsSb）層よ
りなるベース（４）・（41）が形成され、 該ベース（４）・（41）に接触して、前記一導電型のイ
ンジウムガリウムリン（InGaP）層よりなるエミッタ（5
1）が形成されてなる ことを特徴とする半導体装置。2. A gallium arsenide (GaAsSb) layer containing carbon of the opposite conductivity type or an aluminum gallium arsenide antimony (AlGaAsSb) containing carbon of the opposite conductivity type in contact with a collector (2) comprising a gallium arsenide (GaAs) layer of one conductivity type. (4) and (41) are formed, and an emitter (5) made of the one conductivity type indium gallium phosphide (InGaP) layer is brought into contact with the bases (4) and (41).
1) A semiconductor device characterized by being formed.
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| JPH04102312A JPH04102312A (en) | 1992-04-03 |
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- 1990-08-22 JP JP21910890A patent/JP2920838B2/en not_active Expired - Fee Related
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