JPH07326629A - Hetero junction type bipolar transistor - Google Patents
Hetero junction type bipolar transistorInfo
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- JPH07326629A JPH07326629A JP14221294A JP14221294A JPH07326629A JP H07326629 A JPH07326629 A JP H07326629A JP 14221294 A JP14221294 A JP 14221294A JP 14221294 A JP14221294 A JP 14221294A JP H07326629 A JPH07326629 A JP H07326629A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、高速電子トランジス
タを用いた半導体装置の分野に関し、特に、半絶縁性I
nP基板上に形成されたNPN形のヘテロ接合型バイポ
ーラトランジスタに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the field of semiconductor devices using high speed electron transistors, and more particularly to semi-insulating I
The present invention relates to an NPN type heterojunction bipolar transistor formed on an nP substrate.
【0002】[0002]
【従来の技術】ヘテロ接合型バイポーラトランジスタ
(HBT)は、ベース層よりもエネルギーバンドギャッ
プの大きいエミッタ層を使用したものである。このた
め、エミッタ層とベース層との間に価電子バンドの不連
続が形成され、ベース層となる半導体層の不純物濃度を
高くしてもエミッタ注入効率を大きく保てることを最大
の特徴としている。HBTの代表的な例として、NPN
形のInP/InGaAs系のものが挙げられる。2. Description of the Related Art A heterojunction bipolar transistor (HBT) uses an emitter layer having a larger energy bandgap than a base layer. For this reason, the valence band discontinuity is formed between the emitter layer and the base layer, and the greatest feature is that the emitter injection efficiency can be kept large even if the impurity concentration of the semiconductor layer serving as the base layer is increased. As a typical example of HBT, NPN
InP / InGaAs-based type is mentioned.
【0003】図7は、従来のHBTのエネルギーバンド
状態を示すバンド図(a)と、その構成を示す断面図
(b)である。同図において、1は半絶縁性InP基板
上に形成されたN形不純物を高濃度に含むIn0.53Ga
0.47Asからなるコレクタコンタクト層、2はコレクタ
コンタクト層1上に形成されたIn0.53Ga0.47Asか
らなるコレクタ層、3はコレクタ層2上に形成されたP
型不純物を高濃度に含むIn0.53Ga0.47Asからなる
ベース層、4はベース層3上に形成されたN形不純物を
含むInPからなるエミッタ層、5はエミッタ層4上に
形成されたN形不純物を高濃度に含むIn0.53Ga0.47
Asからなるエミッタコンタクト層である。FIG. 7 is a band diagram (a) showing an energy band state of a conventional HBT and a sectional view (b) showing the structure thereof. In the figure, 1 is In 0.53 Ga containing a high concentration of N-type impurities formed on a semi-insulating InP substrate.
A collector contact layer made of 0.47 As, 2 is a collector layer made of In 0.53 Ga 0.47 As formed on the collector contact layer 1, and 3 is a P layer formed on the collector layer 2.
Type base layer made of In 0.53 Ga 0.47 As containing a high concentration of impurities, 4 is an emitter layer formed of InP containing N-type impurities formed on the base layer 3, and 5 is an N type formed on the emitter layer 4. In 0.53 Ga 0.47 with high concentration of impurities
It is an emitter contact layer made of As.
【0004】このHBTでは、エミッタ層4とベース層
3との間に約0.36eVの価電子バンド不連続20が
形成されており、これにより、ベース層3への価電子バ
ンドに存在する正孔がエミッタ層3へと漏れていくのを
抑制している。したがって、ベース層3が高濃度のP型
不純物を添加されていても、エミッタ注入効率が劣化せ
ず、高い電流利得を保持できるという特徴を有してい
る。なお、通常のHBTにおいて、ベース層3からコレ
クタ層2への正孔漏れは、ベース・コレクタ間に印加さ
れた逆方向電界によって抑制されている。この電界は、
ベース層3からコレクタ層2へと漏れだした正孔をベー
ス層へと引き戻すような働きかけをしているIn this HBT, a valence band discontinuity 20 of about 0.36 eV is formed between the emitter layer 4 and the base layer 3, whereby the positive valence band to the base layer 3 exists. The holes are prevented from leaking to the emitter layer 3. Therefore, even if the base layer 3 is doped with a high-concentration P-type impurity, the emitter injection efficiency does not deteriorate and a high current gain can be maintained. In a normal HBT, hole leakage from the base layer 3 to the collector layer 2 is suppressed by the reverse electric field applied between the base and collector. This electric field is
It works to pull back the holes leaking from the base layer 3 to the collector layer 2 to the base layer.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
構造のHBTでは、ベース層からコレクタ層への正孔漏
れを完全に抑制することが困難であるため、HBTの高
速動作機能が低下してしまうという問題があった。この
正孔漏れは、特に、コレクタ・エミッタ間に順方向電圧
を印加したときや逆方向電圧が小さいときに、高密度の
コレクタ電流を注入すると顕著になる。図8は、高電流
密度のコレクタ電流を注入したときの従来のHBTのエ
ネルギーバンド状態を示すバンド図(a)と、その構成
を示す断面図(b)である。構成は図7と同様である
が、コレクタ層2のエネルギーバンド状態が異なってい
る。However, in the HBT having the conventional structure, it is difficult to completely suppress the hole leakage from the base layer to the collector layer, so that the high-speed operation function of the HBT is deteriorated. There was a problem. This hole leakage becomes particularly noticeable when a high-density collector current is injected when a forward voltage is applied between the collector and the emitter or when the reverse voltage is small. FIG. 8 is a band diagram (a) showing an energy band state of a conventional HBT when a collector current having a high current density is injected, and a cross-sectional view (b) showing the configuration. The structure is the same as that of FIG. 7, but the energy band state of the collector layer 2 is different.
【0006】コレクタ層2に過剰の空間電荷が蓄積され
静電ポテンシャルが増加し、これによりエネルギーバン
ドを上に持ち上げるような変化が生じる。このような現
象は、カーク効果、ベースワイドニング効果、または空
間電荷効果などと呼ばれている。かかる状況になると、
ベース・コレクタ接合付近での電界勾配が減少してしま
い、ベース層3からコレクタ層2への正孔漏れを抑制す
ることができなくなってしまう。このような正孔漏れが
生じると、実効的なコレクタ空乏層幅が縮小してしま
い、ベース・コレクタ間のコレクタ接合容量が急激に増
加し、HBTの高速動作機能が低下してしまう。Excessive space charge is accumulated in the collector layer 2 to increase the electrostatic potential, which causes a change that raises the energy band. Such a phenomenon is called a Kirk effect, a base widening effect, a space charge effect, or the like. In this situation,
The electric field gradient near the base-collector junction decreases, and it becomes impossible to suppress the hole leakage from the base layer 3 to the collector layer 2. When such hole leakage occurs, the effective collector depletion layer width is reduced, the collector junction capacitance between the base and the collector is rapidly increased, and the high-speed operation function of the HBT is deteriorated.
【0007】ここで、このような問題を解決するには、
ベース層とコレクタ層の間に価電子バンド不連続を形成
すればよい。図9(a)は、価電子バンド不連続が形成
されたHBTのエネルギーバンド状態をバンド図、図9
(b)はそのHBTの構成を示す構成図である。同図に
おいて、6は半絶縁性InP基板に対して格子整合した
状態で形成されたInGaAsSb(アンチモン化ヒ化
インジウムガリウム)からなるベース層であり、ベース
層6とコレクタ層2の間に価電子バンド不連続7が形成
される。Here, in order to solve such a problem,
A valence band discontinuity may be formed between the base layer and the collector layer. FIG. 9A is a band diagram showing an energy band state of HBT in which valence band discontinuity is formed.
(B) is a block diagram showing the configuration of the HBT. In the figure, 6 is a base layer made of InGaAsSb (indium gallium antimonide arsenide) formed in a lattice-matched state with a semi-insulating InP substrate, and a valence electron is provided between the base layer 6 and the collector layer 2. A band discontinuity 7 is formed.
【0008】このように、電位障壁を形成することでベ
ース層6の正孔がコレクタ層2へと流れ出すのを防ぐこ
とができる。この価電子バンド不連続7は、高電流密度
のコレクタ電流を注入しても解消されることはないの
で、カーク効果の低減には極めて有効である。しかし、
アンチモンを含む材料を有機金属気相成長法(MOCV
D)などの結晶成長法で形成する場合、良質な結晶品質
を得ることが難しく、実用化に至っていない。By forming the potential barrier in this way, holes in the base layer 6 can be prevented from flowing out to the collector layer 2. This valence band discontinuity 7 is not eliminated even when a collector current having a high current density is injected, and is therefore extremely effective in reducing the Kirk effect. But,
The material containing antimony is formed by metalorganic vapor phase epitaxy (MOCV
When it is formed by a crystal growth method such as D), it is difficult to obtain good crystal quality, and it has not been put to practical use.
【0009】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、高速動作機能が可能なH
BTを従来の結晶成長法を用いて容易に形成できるよう
にすることを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is possible to realize a high speed operation function.
It is an object of the present invention to facilitate the formation of BT using a conventional crystal growth method.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】この発明のヘテロ接合型
バイポーラトランジスタは、コレクタ層とベース層の間
に、価電子バンド端の電子エネルギーがベース層のそれ
よりも低いInAsPからなるスペーサ層が設けられて
いることを特徴とする。また、スペーサ層とコレクタ層
との間に、コレクタ層より高い濃度の不純物が導入され
たInGaAsからなるサブスペーサ層が設けられてい
ることを特徴とする。また、スペーサ層のAsとPの組
成比がベース層界面よりコレクタ層界面にかけてAsが
減少していくように連続的に変化していることを特徴と
する。In the heterojunction bipolar transistor of the present invention, a spacer layer made of InAsP having electron energy at the valence band edge lower than that of the base layer is provided between the collector layer and the base layer. It is characterized by being. Further, a sub-spacer layer made of InGaAs in which an impurity having a higher concentration than that of the collector layer is introduced is provided between the spacer layer and the collector layer. Further, it is characterized in that the composition ratio of As and P in the spacer layer is continuously changed so that As decreases from the base layer interface to the collector layer interface.
【0011】一方、コレクタ層とベース層の間に価電子
バンド端の電子エネルギーがベース層のそれよりも低
い、InAsとInPによる歪層超格子からなるスペー
サ層が設けられていることを特徴とする。また、そのス
ペーサ層を構成するInAsの層厚がベース層界面より
コレクタ層界面にかけて相対的に減少し、InPの層厚
がベース層界面よりコレクタ層界面にかけて相対的に増
加していくことを特徴とする。On the other hand, a spacer layer made of a strained layer superlattice of InAs and InP having an electron energy at the valence band edge lower than that of the base layer is provided between the collector layer and the base layer. To do. In addition, the InAs layer thickness forming the spacer layer is relatively reduced from the base layer interface to the collector layer interface, and the InP layer thickness is relatively increased from the base layer interface to the collector layer interface. And
【0012】[0012]
【作用】スペーサ層を設けたことにより、ベース層とス
ペーサ層の間に価電子バンド不連続が形成される。ま
た、サブスペーサ層を設けたことにより、ベース層から
コレクタ層への電界勾配がより急峻となる。また、スペ
ーサ層のAs組成比をコレクタ層に向かって減少させた
ので、伝導バンドにおいて、ベース層との間に伝導バン
ド不連続が形成される。加えて、コレクタ層との間を伝
導バンドがなめらかな状態に接合できる。By providing the spacer layer, a valence band discontinuity is formed between the base layer and the spacer layer. Further, by providing the sub spacer layer, the electric field gradient from the base layer to the collector layer becomes steeper. Moreover, since the As composition ratio of the spacer layer is decreased toward the collector layer, a conduction band discontinuity is formed between the spacer layer and the base layer. In addition, the conduction band can be joined to the collector layer in a smooth state.
【0013】[0013]
【実施例】まず、この発明の概要について、図を参照し
て説明する。図1は、InAsxP1-xのバンド構造を示
す説明図である。同図において、横軸はInAs組成比
xを示し、縦軸はInPの価電子バンド端を0とした場
合のバンド端エネルギーを示す。また、同図内には、I
nAsxP1-xとの比較のために、In0.53Ga0.47As
の伝導バンド端と価電子バンド端も破線で示した。First, the outline of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing the band structure of InAs x P 1-x . In the figure, the horizontal axis represents the InAs composition ratio x, and the vertical axis represents the band edge energy when the valence band edge of InP is zero. Further, in the figure, I
In 0.53 Ga 0.47 As for comparison with nAs x P 1-x
The conduction band edge and the valence band edge of are also indicated by broken lines.
【0014】ここでは、InAsxP1-xが十分に薄く基
板の材料であるInPに擬格子整合しているものとし
て、歪みによる静水圧や一軸応力の影響を考慮して計算
した。なお、計算に必要なパラメータは文献(Indium P
hosphide and Related Materials:Processing,Technolo
gy,and Devices,1992 ARTECH HOUSE,INC. 出版)を参考
にしている。Here, the calculation was performed in consideration of the effects of hydrostatic pressure and uniaxial stress due to strain, assuming that InAs x P 1-x is sufficiently thin and pseudo-lattice-matched with InP which is the material of the substrate. The parameters required for the calculation are described in the literature (Indium P
hosphide and Related Materials: Processing, Technolo
gy, and Devices, 1992 ARTECH HOUSE, INC., published).
【0015】図1において、たとえばInAsの組成比
が0.35のときのInAs0.35P0.65とIn0.53Ga
0.47Asとの伝導バンド端は0eVであり、価電子バン
ド端のエネルギー差は、重い正孔と軽い正孔でそれぞれ
約0.2eVと約0.25eVとなる。この、InAs
0.35P0.65とIn0.53Ga0.47Asのヘテロ接合におけ
るエネルギーバンドの状態は、図2に示すようになる。
すなわち、伝導バンド不連続が0eVで、価電子バンド
不連続が0.2〜0.25eV程度のヘテロ接合が構成
される。In FIG. 1, for example, InAs 0.35 P 0.65 and In 0.53 Ga when the composition ratio of InAs is 0.35.
The conduction band edge with 0.47 As is 0 eV, and the energy difference at the valence band edge is about 0.2 eV and about 0.25 eV for heavy holes and light holes, respectively. This InAs
The state of the energy band in the heterojunction of 0.35 P 0.65 and In 0.53 Ga 0.47 As is as shown in FIG.
That is, a heterojunction having a conduction band discontinuity of 0 eV and a valence band discontinuity of about 0.2 to 0.25 eV is formed.
【0016】同様に、図3は、InAs0.56P0.44とI
n0.53Ga0.47Asのヘテロ接合におけるエネルギーバ
ンドの状態を示すバンド図である。図1に示したよう
に、InAsの組成比が0.56のときのIn0.53Ga
0.47Asとの伝導バンド端,価電子バンド端のエネルギ
ー差より、伝導バンド不連続が約0.1eV、価電子バ
ンド不連続が0.15eVとなるヘテロ接合が構成され
る。以上示したことより、たとえば、In0.53Ga0.47
Asよりなるベース・コレクタの間に、InAs0.35P
0.65からなるスペーサを入れれば、価電子バンド不連続
を形成することができ、ベース層内の正孔に対する電位
障壁を形成することができる。Similarly, FIG. 3 shows InAs 0.56 P 0.44 and I
It is a band diagram showing a state of the energy band in the heterojunction n 0.53 Ga 0.47 As. As shown in FIG. 1, In 0.53 Ga when the composition ratio of InAs is 0.56
Due to the energy difference between the conduction band edge and the valence band edge with 0.47 As, a heterojunction having a conduction band discontinuity of about 0.1 eV and a valence band discontinuity of 0.15 eV is formed. From the above, for example, In 0.53 Ga 0.47
InAs 0.35 P between the base and collector made of As
If a spacer made of 0.65 is inserted, a valence band discontinuity can be formed and a potential barrier for holes in the base layer can be formed.
【0017】実施例1.以下、この発明の1実施例を説
明する。図4は、この発明の1実施例であるHBTのエ
ネルギーバンド状態を示すバンド図(a)と、その構成
を示す断面図(b)である。同図において、9は電導性
不純物を含まないInAs0.35P0.65からなるスペーサ
層であり、コレクタ層2とベース層3とに挟まれるよう
に形成される。InAs0.35P0.65は基板のInPとは
格子不整合であるので、このミスフィット転移が生じな
い程度に薄くしておくことが必要であり、たとえば10
nm程度が望ましい。Embodiment 1. An embodiment of the present invention will be described below. FIG. 4 is a band diagram (a) showing an energy band state of the HBT which is one embodiment of the present invention, and a sectional view (b) showing its configuration. In the figure, 9 is a spacer layer made of InAs 0.35 P 0.65 containing no conductive impurities, and is formed so as to be sandwiched between the collector layer 2 and the base layer 3. Since InAs 0.35 P 0.65 has a lattice mismatch with InP of the substrate, it needs to be thin enough to prevent this misfit transition.
About nm is desirable.
【0018】このようにスペーサ層9を用いることで、
価電子バンド不連続10が形成されるようになるので、
ベース・コレクタ接合付近での電界勾配が減少しても、
ベース層3からコレクタ層2への正孔漏れを抑制するこ
とができる。なお、図4において、他の符号は図7と同
様である。By using the spacer layer 9 as described above,
Since the valence band discontinuity 10 is formed,
Even if the electric field gradient near the base-collector junction decreases,
Hole leakage from the base layer 3 to the collector layer 2 can be suppressed. Note that, in FIG. 4, other symbols are the same as those in FIG. 7.
【0019】実施例2.図5は、この発明の第2の実施
例であるHBTのエネルギーバンド状態を示すバンド図
(a)と、その構成を示す断面図(b)である。同図に
おいて、11はN形不純物を含むIn0.53Ga0.47As
からなる厚さ5nmのサブスペーサ層であり、他の層構
成は図4と同様である。ベース層3より注入される電子
はコレクタ層2において加速される。図7に示した従来
のHBTでは、この加速により電子の初期注入速度が1
×107 cm/s程度となる。しかし、コレクタ層2内
では、電子の初期注入速度が最大1×108 cm/sと
なることが可能である。Example 2. FIG. 5 is a band diagram (a) showing the energy band state of the HBT according to the second embodiment of the present invention, and a cross-sectional view (b) showing its configuration. In the figure, 11 is In 0.53 Ga 0.47 As containing N-type impurities.
Is a sub-spacer layer having a thickness of 5 nm, and the other layer structure is the same as in FIG. The electrons injected from the base layer 3 are accelerated in the collector layer 2. In the conventional HBT shown in FIG. 7, the initial injection rate of electrons is 1 due to this acceleration.
It is about 10 7 cm / s. However, in the collector layer 2, the initial electron injection rate can be up to 1 × 10 8 cm / s.
【0020】ここで、サブスペーサ層11の不純物濃度
を1×1018cm-3とすれば、スペーサ層9の伝導バン
ドにおけるポテンシャル落差12を0.2eVとするこ
とができる。そして、このポテンシャル落差12によっ
て、ベース層3から注入された電子は急速に加速され、
典型的な化合物半導体中の最大電子速度である1×10
8 cm/sにまで加速される。この結果、低コレクタ電
圧,高コレクタ電流でのバイアス条件でも、空間電荷を
比較的少なく抑えることができ、より一層のコレクタ電
流注入が可能となる。Here, if the impurity concentration of the sub spacer layer 11 is 1 × 10 18 cm −3 , the potential drop 12 in the conduction band of the spacer layer 9 can be 0.2 eV. Then, due to this potential drop 12, the electrons injected from the base layer 3 are rapidly accelerated,
1 × 10, which is the maximum electron velocity in a typical compound semiconductor
It is accelerated to 8 cm / s. As a result, even under a bias condition of a low collector voltage and a high collector current, the space charge can be suppressed to a relatively small amount, and the collector current can be injected further.
【0021】そして、かかる状況においても、価電子バ
ンド不連続の効果は有効に働き、カーク効果を充分に抑
制することができる。以上の効果により、この実施例2
によれば、コレクタ接合容量を増加させることなく、高
コレクタ電流を注入することができるので、HBTの超
高速化には極めて有効である。Even in such a situation, the effect of valence band discontinuity works effectively, and the Kirk effect can be sufficiently suppressed. Due to the above effects, this embodiment 2
According to the method, a high collector current can be injected without increasing the collector junction capacitance, which is extremely effective for ultra-high speed operation of the HBT.
【0022】実施例3.図6は、この発明の第3の実施
例であるHBTのエネルギーバンド状態を示すバンド図
(a)と、その構成を示す断面図(b)である。同図に
おいて、15は電導性不純物を含まないInAsxPx-1
からなるスペーサ層であり、他の層構成は図7と同様で
ある。このスペーサ層15はベース層3の界面よりコレ
クタ層2の界面にかけて、InAs組成比xを0.56
から0.35まで連続に変化させている。Example 3. FIG. 6 is a band diagram (a) showing an energy band state of the HBT according to the third embodiment of the present invention, and a cross-sectional view (b) showing the configuration thereof. In the figure, 15 is InAs x P x-1 which does not contain conductive impurities.
The spacer layer is composed of, and the other layer structure is the same as in FIG. 7. The spacer layer 15 has an InAs composition ratio x of 0.56 from the interface of the base layer 3 to the interface of the collector layer 2.
To 0.35 are continuously changed.
【0023】このため、ベース層3とスペーサ層15の
界面では、図3で示した状態となる。すなわち、約0.
1eVの伝導バンド不連続16、約0.15eVの価電
子バンド不連続17が形成される。一方、コレクタ層2
とスペーサ層15の界面では、図2で示した状態とな
り、伝導バンド不連続は生じることなく、両者はなめら
かに接続される。Therefore, the interface between the base layer 3 and the spacer layer 15 is in the state shown in FIG. That is, about 0.
A conduction band discontinuity 16 of 1 eV and a valence band discontinuity 17 of about 0.15 eV are formed. On the other hand, collector layer 2
At the interface between the spacer layer 15 and the spacer layer 15, the state shown in FIG. 2 is established, and the conduction band discontinuity does not occur, and the two are smoothly connected.
【0024】価電子バンド不連続17は、ベース層3の
正孔かコレクタ層2へと漏れ出すのを防止する。そし
て、伝導バンド不連続17により、ベース層3から注入
された電子は直ちに加速され、前述したように、コレク
タ層2内の空間電荷は減少し、その結果、注入可能なコ
レクタ電流を増加させることができる。The valence band discontinuity 17 prevents holes in the base layer 3 from leaking out to the collector layer 2. Then, due to the conduction band discontinuity 17, the electrons injected from the base layer 3 are immediately accelerated, and as described above, the space charge in the collector layer 2 is reduced, and as a result, the injectable collector current is increased. You can
【0025】ところで、上記実施例1,3では、スペー
サ層としてInAsxPx-1を用いるようにしたが、これ
に限るものではなくInAsとInPからなる歪層超格
子を用いるようにしても良い。実施例1の場合、InA
sとInPの厚さを、それぞれ1.1nm,1.9nm
程度とすればよい。また、実施例3の場合、InAsの
厚さをベース層3側からコレクタ層2側へ向かって、そ
れぞれ1.7から1.1nmへと変化させ、InPの厚
さをベース層3側からコレクタ層2側へ向かって、それ
ぞれ1.3から1.9nmへと変化させればよい。In the first and third embodiments, InAs x P x-1 is used as the spacer layer, but the present invention is not limited to this, and a strained layer superlattice composed of InAs and InP may be used. good. In the case of Example 1, InA
The thickness of s and InP are 1.1 nm and 1.9 nm, respectively.
It should be about. In the case of Example 3, the thickness of InAs was changed from 1.7 to 1.1 nm from the base layer 3 side to the collector layer 2 side, and the InP thickness was changed from the base layer 3 side to the collector. The thickness may be changed from 1.3 to 1.9 nm toward the layer 2 side.
【0026】ところで、上記実施例では、コレクタ層に
InGaAsを用いるようにしたが、これに限るもので
はなくInPを用いるようにしても良い。コレクタ層に
InPを用いることで、コレクタ層におけるバンドギャ
ップエネルギーを大きくすることができ、コレクタ耐圧
を向上させることができる。なお、この場合、たとえば
InAsPからなるスペーサ層において、Asの組成比
をコレクタ層方向に向けて連続的に減少させて、コレク
タ層との接合面において伝導バンド端のエネルギーを大
きくして、伝導バンドに不連続を形成しないようにす
る。By the way, although InGaAs is used for the collector layer in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and InP may be used. By using InP for the collector layer, the bandgap energy in the collector layer can be increased and the collector breakdown voltage can be improved. In this case, for example, in the spacer layer made of InAsP, the composition ratio of As is continuously decreased toward the collector layer, and the energy at the conduction band edge is increased at the junction surface with the collector layer to increase the conduction band. Avoid forming discontinuities in.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、InAsPもしくはInAsとInPとによる歪層
超格子からなるスペーサ層を用いることで、コレクタ層
よりベース層に正孔が漏れないようにした。このため、
高密度のコレクタ電流を注入しても、ベース・コレクタ
間のコレクタ接合量量が増加することなく、コレクタ電
流の上限を拡大することが可能となる。したがって、こ
の発明によれば、高速動作機能が可能なHBTを従来の
結晶成長法を用いて容易に形成できるという効果があ
る。As described above, according to the present invention, by using the spacer layer composed of the strained layer superlattice of InAsP or InAs and InP, holes are prevented from leaking from the collector layer to the base layer. did. For this reason,
Even if a high-density collector current is injected, the upper limit of the collector current can be expanded without increasing the amount of collector junction between the base and collector. Therefore, according to the present invention, there is an effect that an HBT capable of high speed operation can be easily formed by using the conventional crystal growth method.
【図1】 InAsxP1-xのバンド構造を示す説明図で
ある。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a band structure of InAs x P 1-x .
【図2】 InAs0.35P0.65とIn0.53Ga0.47As
のヘテロ接合におけるエネルギーバンドの状態を示すバ
ンド図である。FIG. 2 InAs 0.35 P 0.65 and In 0.53 Ga 0.47 As
3 is a band diagram showing the state of energy bands in the heterojunction of FIG.
【図3】 InAs0.56P0.44とIn0.53Ga0.47As
のヘテロ接合におけるエネルギーバンドの状態を示すバ
ンド図である。FIG. 3 InAs 0.56 P 0.44 and In 0.53 Ga 0.47 As
3 is a band diagram showing the state of energy bands in the heterojunction of FIG.
【図4】 この発明の1実施例であるHBTのエネルギ
ーバンド状態を示すバンド図(a)と、その構成を示す
断面図(b)である。FIG. 4 is a band diagram (a) showing an energy band state of the HBT which is one embodiment of the present invention, and a cross-sectional view (b) showing its configuration.
【図5】 この発明の第2の実施例であるHBTのエネ
ルギーバンド状態を示すバンド図(a)と、その構成を
示す断面図(b)である。FIG. 5 is a band diagram (a) showing an energy band state of the HBT according to the second embodiment of the present invention, and a cross-sectional view (b) showing its configuration.
【図6】 この発明の第3の実施例であるHBTのエネ
ルギーバンド状態を示すバンド図(a)と、その構成を
示す断面図(b)である。FIG. 6 is a band diagram (a) showing an energy band state of an HBT according to a third embodiment of the present invention, and a cross-sectional view (b) showing its configuration.
【図7】 従来のHBTのエネルギーバンド状態を示す
バンド図(a)と、その構成を示す断面図(b)であ
る。FIG. 7 is a band diagram (a) showing an energy band state of a conventional HBT and a cross-sectional view (b) showing its configuration.
【図8】 高電流密度のコレクタ電流を注入したときの
従来のHBTのエネルギーバンド状態を示すバンド図
(a)と、その構成を示す断面図(b)である。FIG. 8 is a band diagram (a) showing an energy band state of a conventional HBT when a collector current having a high current density is injected, and a cross-sectional view (b) showing the configuration.
【図9】 価電子バンド不連続が形成されたHBTのエ
ネルギーバンド状態を示すバンド図(a)と、その構成
を示す断面図(b)である。FIG. 9 is a band diagram (a) showing an energy band state of an HBT in which a valence band discontinuity is formed, and a cross-sectional view (b) showing its configuration.
1…コレクタコンタクト層、2…コレクタ層、3…ベー
ス層、4…エミッタ層、5…エミッタコンタクト層、
9,15…スペーサ層、10,17,20…価電子バン
ド不連続、11…サブスペーサ層,12…ポテンシャル
落差、16…伝導バンド不連続。1 ... Collector contact layer, 2 ... Collector layer, 3 ... Base layer, 4 ... Emitter layer, 5 ... Emitter contact layer,
9, 15 ... Spacer layer, 10, 17, 20 ... Valence band discontinuity, 11 ... Sub spacer layer, 12 ... Potential drop, 16 ... Conduction band discontinuity.
Claims (5)
またはInPからなるコレクタ層と、 この上に形成されたInGaAsからなるベース層と、 この上に形成されたInGaAsPあるいはInAlG
aAsのグループからなるエミッタ層とからなるヘテロ
接合型バイポーラトランジスタにおいて、 前記コレクタ層とベース層の間に、価電子バンド端の電
子エネルギーが前記ベース層のそれよりも低いInAs
Pからなるスペーサ層が設けられていることを特徴とす
るヘテロ接合型バイポーラトランジスタ。1. InGaAs formed on an InP substrate
Alternatively, a collector layer made of InP, a base layer made of InGaAs formed thereon, and InGaAsP or InAlG formed thereon
In a heterojunction bipolar transistor including an emitter layer of aAs group, InAs having a valence band edge electron energy lower than that of the base layer between the collector layer and the base layer.
A heterojunction bipolar transistor, characterized in that a spacer layer made of P is provided.
トランジスタにおいて、 前記スペーサ層とコレクタ層との間に、前記コレクタ層
より高い濃度の不純物が導入されたInGaAsからな
るサブスペーサ層が設けられていることを特徴とするヘ
テロ接合型バイポーラトランジスタ。2. The heterojunction bipolar transistor according to claim 1, wherein a subspacer layer made of InGaAs, in which an impurity having a higher concentration than that of the collector layer is introduced, is provided between the spacer layer and the collector layer. A heterojunction bipolar transistor characterized in that
イポーラトランジスタにおいて、 前記スペーサ層のAsとPの組成比が、前記ベース層界
面より前記コレクタ層界面にかけてAsが減少していく
ように連続的に変化していることを特徴とするヘテロ接
合型バイポーラトランジスタ。3. The heterojunction bipolar transistor according to claim 1, wherein the composition ratio of As and P in the spacer layer is continuous such that As decreases from the base layer interface to the collector layer interface. Heterojunction bipolar transistor characterized in that the characteristics of the heterojunction bipolar transistor change.
またはInPからなるコレクタ層と、 この上に形成されたInGaAsからなるベース層と、 この上に形成されたInGaAsPあるいはInAlG
aAsのグループからなるエミッタ層とからなるヘテロ
接合型バイポーラトランジスタにおいて、 前記コレクタ層とベース層の間に価電子バンド端の電子
エネルギーがベース層のそれよりも低い、InAsとI
nPによる歪層超格子からなるスペーサ層が設けられて
いることを特徴とするヘテロ接合型バイポーラトランジ
スタ。4. InGaAs formed on an InP substrate
Alternatively, a collector layer made of InP, a base layer made of InGaAs formed thereon, and InGaAsP or InAlG formed thereon
A heterojunction bipolar transistor comprising an emitter layer consisting of aAs group, wherein InAs and I have an electron energy at a valence band edge lower than that of the base layer between the collector layer and the base layer.
A heterojunction bipolar transistor characterized in that a spacer layer composed of a strained layer superlattice of nP is provided.
トランジスタにおいて、 前記スペーサ層を構成する前記InAsの層厚が前記ベ
ース層界面より前記コレクタ層界面にかけて相対的に減
少し、前記InPの層厚が前記ベース層界面より前記コ
レクタ層界面にかけて相対的に増加していくことを特徴
とするヘテロ接合型バイポーラトランジスタ。5. The heterojunction bipolar transistor according to claim 4, wherein a layer thickness of the InAs forming the spacer layer is relatively reduced from an interface of the base layer to an interface of the collector layer, and a layer thickness of the InP. Is relatively increased from the base layer interface to the collector layer interface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14221294A JPH07326629A (en) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | Hetero junction type bipolar transistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14221294A JPH07326629A (en) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | Hetero junction type bipolar transistor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07326629A true JPH07326629A (en) | 1995-12-12 |
Family
ID=15310012
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14221294A Pending JPH07326629A (en) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | Hetero junction type bipolar transistor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07326629A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004055903A1 (en) * | 2002-12-17 | 2004-07-01 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Semiconductor material having bipolar transistor structure and semiconductor device using same |
US7304333B2 (en) | 2003-11-18 | 2007-12-04 | Nec Compound Semiconductor Devices, Ltd. | Semiconductor device |
JP2008153613A (en) * | 2006-09-28 | 2008-07-03 | Sanyo Electric Co Ltd | Semiconductor device |
US8866194B2 (en) | 2006-09-28 | 2014-10-21 | Semiconductor Components Industries, Llc | Semiconductor device |
-
1994
- 1994-06-02 JP JP14221294A patent/JPH07326629A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004055903A1 (en) * | 2002-12-17 | 2004-07-01 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Semiconductor material having bipolar transistor structure and semiconductor device using same |
US7304333B2 (en) | 2003-11-18 | 2007-12-04 | Nec Compound Semiconductor Devices, Ltd. | Semiconductor device |
JP2008153613A (en) * | 2006-09-28 | 2008-07-03 | Sanyo Electric Co Ltd | Semiconductor device |
US8866194B2 (en) | 2006-09-28 | 2014-10-21 | Semiconductor Components Industries, Llc | Semiconductor device |
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