JPS63314866A - バイボ−ラ・トランジスタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、バイポーラ・トランジスタ、特に横型構造を
有するバイポーラ・トランジスタの改良に関する。

〔従来の技術〕

エミッタ、ベースおよびコレクタの各領域が水平方向に
隣接して形成されることを特徴とする横型バイポーラ・
トランジスタは、第３図に示すように、例えばｐ型ガリ
ウムヒ素（以降、ＧａＡｓと記す）により形成されたベ
ース領域１の側面に隣接して、例えば、ｎ型ＧａＡｓか
らなるエミッタ領域５とコレクタ領域６とがそれぞれ配
設されて形成されている６図において、７は半絶縁性Ｇ
ａＡｓ基板であり、８，９．１０はそれぞれベース電極
、エミッタ電極、コレクタ電極である。

上記した従来技術による横型バイポーラ・トランジスタ
においては、ｐ型ＧａＡｓ層からなるベース領域１の幅
（すなわち、ベース長）を薄くすることによりトランジ
スタの電流利得を大きくすることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、ベース領域１の幅の短縮によりベース長
を薄くしようとすると、ベース電極８の幅も同時に短縮
しなければならず、したがって、結果的にベース抵抗が
増大し、特に高周波の電流利得が上がらない欠点があっ
た。また、電極材料の加工技術の点からも実現できるベ
ース長には限界があり、ベース長の短縮とともに素子の
歩留りが著しく低下し高集積化が困難となる欠点があっ
た。

本発明の目的は上記問題点を解決したバイポーラ・トラ
ンジスタを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は絶縁性乃至半絶縁性半導体基板上に形成された
第１の導電型を有する第１の半導体層と、前記第１の半
導体層の上に配設された前記第１の半導体層よりも不純
物濃度の大なる第１の導電型を有する第２の半導体層と
、前記第１および第２の半導体積層構造からなるベース
領域を挟んで配設された第２の導電型を有する第３の半
導体からなるエミッタ領域およびコレクタ領域と、前記
第２の半導体層と、前記第３の半導体層との境界部分の
少なくも一部に配設された第４の半導体からなる高抵抗
領域とを、前記絶縁性乃至半絶縁性半導体基板上に配設
したことを特徴とするバイポーラ・トランジスタである
。

〔作用〕

第１図は本発明に係る横型バイポーラ・トランジスタの
構造を示す断面図である。第３図と同一構成部分には同
一番号を付してその説明を省略する。図において、２お
よび３は真性ベース領域および外部ベース領域をそれぞ
れ表わす。本発明によれば、真性ベース領域２の幅より
大きな幅を有し、該真性ベース領域２の導電型と同じ導
電型で、且つ該真性ベース領域２より高い不純物濃度を
有する外部ベース領域３が該真性ベース領域２の上部に
形成されている。したがって、前記真性ベース領域２の
幅をたとえサブミクロン以下の寸法にまで微細化した場
合においても、前記外部ベース領域３の幅はベース抵抗
の低減が十分に図れるだけの大きな寸法に設定すること
ができる。この場合、前記外部ベース領域３の不純物濃
度を前記真性ベース領域２の不純物濃度に比べて高く設
定することにより、ｐｎ接合の拡散電位は、エミッター
真性ベース間の値に比べてエミッター外部ベース間の値
の方が高くなる。したがって、エミッターベース間を流
れる電流成分の大部分は、低い拡散電位を有する真性ベ
ース領域２を通して流れる有効なベース電流とすること
ができる。しかし、エミッター真性ベース間を流れる有
効なベース電流が全ベース電流に占める割合は、ベース
電流の増加とともに小さくなる。これは、ベース電流の
増加とともにエミッターベース間の順方向電圧が増加し
、エミッタから直接外部ベース領域３に流れ込む無効な
電流成分が増加するためである。本発明では、外部ベー
ス領域３とエミッタ領域Ｓとの境界の一部に高抵抗領域
１２を導入することにより上記の無効電流成分の低減を
図っており、上記無効電流成分の増加によるエミッタ注
入効率の低下を防いでいる０以上のように１本発明によ
れば、エミッタ注入効率を低下させることなくベース抵
抗を低減することができ、高周波においても高い電流利
得を有するバイポーラ・トランジスタの形成が可能とな
る。

〔実施例〕

以下図面を参照しつつ、本発明の実施例に係る横型バイ
ポーラ・トランジスタの製造工程を説明し、本発明の構
成を更に明らかにする０本実施例では、ＧａＡｓを用い
たｎｐｎバイポーラ・トランジスタを例として説明する
が、導電型がｐｎｐの場合についても同様の原理が適用
できることはいうまでもない。また、半導体の種類につ
いてもＧａＡｓに限定されるものではなく、例えば、Ｉ
ｎＰ、　ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ等についても同
様に適用可能である。

第１図に示した横型バイポーラ・トランジスタを製造す
るための一方法を以下に示す、第２図（ａ）において、
まず、選択イオン注入技術を用い１例えば、シリコン（
Ｓｉ）イオンを半絶縁性ＧａＡｓ基板７に注入してｎ型
領域１１を形成する。この場合のイオン注入条件として
は１例えば、加速電圧２００ｋｅＶ　。

ドース量Ｉ　Ｘ　１０１３ａａ−”とすることができる
。ｎ型領域１１の活性化には、例えば、８００℃で２０
分の電気炉熱処理が使用できるが、短時間熱処理を使用
しても勿論構わない。次に、第２図（ｂ）のように真性
ベース領域２のためのイオン注入をマスクレスのベリリ
ウム（Ｂｅ）集束イオン・ビームを用いて行う。このと
きのベリリウム（Ｂｅ）集束イオン・ビームの加速電圧
は、先に形成したｎ型領域１１の深さよりも真性ベース
領域２の深さの方が大きくなるように選ぶ。続いて、第
２図（ｃ）において、ベリリウム（Ｂｅ）イオン或いは
マグネシウム（Ｍｇ）イオンを用いて、真性ベース領域
２の上部に外部ベース領域３のためのイオン注入を行う
。ベリリウム（Ｂｅ）イオンを用いた場合の外部ベース
領域３のためのイオン注入条件としては、例えば、加速
電圧２５ｋｅＶ、ドース量ｌＸｌ０”Ｃ！１″″２とす
ることができる。打ち込まれたイオンの活性化には、例
えば、７５０℃で５秒の短時間熱処理を用い、真性ベー
ス領域２および外部ベース領域３をそれぞれ形成する。

以上の工程により、ベース長が０．５ミクロン以下の真
性ベース領域２、およびこの真性ベース領域２を挟んで
エミッタ領域５およびコレクタ領域６がぞれぞれ形成さ
れる。次に、第２図（ｄ）において、例えば、ボロン（
Ｂ）イオン或いはガリウム（Ｇａ）イオンを外部ベース
領域３とエミッタ領域５の境界部分に注入することによ
り、高抵抗領域１２を形成する。ボロン（Ｂ）イオン注
入を用いた場合のイオン注入条件としては、例えば、加
速電圧３０ｋｅＶ、ドース量ｌＸ１０１３■−２とする
ことができる。その後、通常のホト・リソグラフィ技術
と蒸着法を用いて、ベース電極８、エミッタ電極９およ
びコレクタ電極１０を形成する。ベース電極としてはＡ
ｕＺｎ　（金亜鉛）、エミッタ電極９およびコレクタ電
極１０としてはＡｕＧｅ−Ｎ１（金ゲルマニウム−ニッ
ケル）をそれぞれ用いることができる。

以上実施例では、エミッタ領域５およびコレクタ領域６
の形成法として一回のイオン注入工程により形成したｎ
型領域１１を用いたが、それぞれ別々のイオン注入工程
を用いて、エミッタ領域５およびコレクタ領域６の不純
物濃度を独立に設定しても良いことは勿論である。また
、実施例では、高抵抗類＋ｔｃ１２を外部ベース領域３
とエミッタ領域５の境界部分のみに形成したが、外部ベ
ース領域３とコレクタ領域６の境界部分に同時に形成し
ても良い。この場合には、高抵抗領域１２の存在によっ
てベースとコレクタ間の容量を幾分低減できる利点に加
えて、エミッタとコレクタの対称性によってエミッタと
コレクタを交換した場合においても同様に良好なトラン
ジスタ特性が得られる、という利点がある。

以上のようにして形成された横型バイポーラ・トランジ
スタにおいては、エミッタ領域５から真性ベース領域２
に注入された電子が真性ベース領域２の中を拡散によっ
て走行してコレクタ領域６に達する。すなわち、本構造
は、第３図に示した従来の横型バイポーラ・トランジス
タと同様にバイポーラ・トランジスタとしての機能を有
する。

しかしながら、第１図に示す本発明に係る横型バイポー
ラ・トランジスタにおいては、真性ベース領域２の上に
外部ベース領域３が形成されているため、真性ベース領
域２の幅（すなわち、ベース長）を十分に薄くした場合
においても、外部ベース領域３の上に容易に低抵抗のベ
ース電極８を形成することができる。このため、第３図
で上述した従来の横型バイポーラ・トランジスタの場合
に比べて、ベース長の微細化とベース抵抗の低減を同時
に図ることが可能となる。したがって、本発明に係る横
型バイポーラ・トランジスタにおいては、バイポーラ・
トランジスタの高速性としての機能が従来の横型バイポ
ーラ・トランジスタに比べて格段に改善されるという特
徴を有する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、横型バイポーラ・
トランジスタにおいて、極めて薄いベース領域と低いベ
ース抵抗を同時に実現することが可能となるため、高周
波においても高い電流利得を有する高速な横型バイポー
ラ・トランジスタを提供することができる。また、本発
明に係る横型バイポーラ・トランジスタにおいては、エ
ミッタ、ベース、コレクタの各電極の導出がプレーナ状
態で行われており、したがって、本バイポーラ・トラン
ジスタの集積化を図る上では大変有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る横型バイポーラ・トランジスタの
構造を示す断面図、第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一
実施例に係る横型バイポーラ・トランジスタの製造工程
を説明するための断面図、第３図は従来技術における横
型バイポーラ・トランジスタの構造を示す断面図である
。 １・・・ベース領域　　　　　２・・・真性ベース領域
３・・・外部ベース領域　　　５・・・エミッタ領域６
・・・コレクタ領域　　　　７・・・半絶縁性ＧａＡｓ
基板８・・・ベース電極　　　　　９・・・エミッタ電
極１０・・・コレクタ電極　　　　１１・・・ｎ型領域
１２・・・高抵抗領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁性乃至半絶縁性半導体基板上に形成された第
   １の導電型を有する第１の半導体層と、前記第１の半導
   体層の上に配設された前記第１の半導体層よりも不純物
   濃度の大なる第１の導電型を有する第２の半導体層と、
   前記第１および第２の半導体積層構造からなるベース領
   域を挟んで配設された第２の導電型を有する第３の半導
   体からなるエミッタ領域およびコレクタ領域と、前記第
   ２の半導体層と、前記第３の半導体層との境界部分の少
   なくも一部に配設された第４の半導体からなる高抵抗領
   域とを、前記絶縁性乃至半絶縁性半導体基板上に配設し
   たことを特徴とするバイポーラ・トランジスタ。