(57)【要約】【課題】ＨＢＴの電流利得特性を損なわず、ターンオン電圧の小さいＨＢＴの構造を得る。【解決手段】ベース層７にＧａＡｓ、エミッタ層６にＩｎ混晶比が０．４９以上０．５６以下のＩｎＧａＰを使用し、ヘテロ接合を構成する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース層にＧａＡｓ、エミッタ層にＩｎ混晶比が０．４９以上０．５６以下のＩｎＧａＰを使用し、ヘテロ接合を構成し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。
【請求項２】
ベース層にＧａＡｓ、エミッタ層にＩｎ混晶比をベース層側から連続的に変化させたＩｎＧａＰを使用し、ヘテロ接合を構成し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。
【請求項３】
ベース層にＧａＡｓ、エミッタ層にＩｎ混晶比をベース層近傍の一部において変化させたＩｎＧａＰを使用し、ヘテロ接合を構成し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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）に係り、特にターンオン電圧の小さい構造のＨＢＴに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＨＢＴは、低歪みの信号増幅が可能で、単一電源での使用ができる等の優れた特徴を持つことから、デジタル通信、ミリ波システムなどのキーデバイスとして注目されている。
【０００３】
図５は従来のＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ系ＨＢＴの構造の一例である。このＨＢＴは、図示してない半絶縁性基板上に、ＧａＡｓサブコレクタ層９、ＧａＡｓコレクタ層８、及びＧａＡｓベース層７を順次形成し、ベース層７の上にベース電極２と、Ｉｎ０．４０ＧａＰエミッタ層６（Ｉｎ混晶比が０．４）とを独立して形成し、エミッタ層６の上にＧａＡｓエミッタコンタクト層５及びＩｎＧａＡｓノンアロイ層４と、エミッタ電極１を形成し、サブコレクタ層９の上にコレクタ電極３を形成したものである。
【０００４】
ベース層・ノンアロイ層間に流れる電流（ベース電流Ｉｂ）によって、サブコレクタ層・ノンアロイ層間の大きな電流（コレクタ電流Ｉｃ）を制御する。
【０００５】
ＨＢＴでは、図２に実線で示すように、ヘテロ接合を形成しているベース層・エミッタ層のコンダクションバンド（伝導帯）にエネルギー差ΔＥｃが存在する。ＨＢＴが動作するには、この伝導帯におけるエネルギー差ΔＥｃを補償する電圧を印加し、ここから増幅動作が開始される。この電圧はターンオン電圧と呼ばれている。デバイスの低電圧駆動のためには、このターンオン電圧を小さくすることが必要不可欠である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術では、ＨＢＴの電流利得特性を高くするためにエミッタ層のバンドギャップを大きく設計することからΔＥｃも大きくなってしまい、ターンオン電圧が高くなってしまうことが問題であった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ＨＢＴの電流利得特性を損なわず、ターンオン電圧の小さいＨＢＴの構造を得ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、ＨＢＴにおけるＩｎＧａＰエミッタ層のＩｎ組成を調整することによってΔＥｃを図２の点線の如く制御し、ターンオン電圧を小さくするものである。本発明は、具体的には次のように構成したものである。
【０００９】
請求項１の発明に係るヘテロ接合バイポーラトランジスタは、ベース層にＧａＡｓ、エミッタ層にＩｎ混晶比が０．４９以上０．５６以下のＩｎＧａＰを使用し、ヘテロ接合を構成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明に係るヘテロ接合バイポーラトランジスタは、ベース層にＧａＡｓ、エミッタ層にＩｎ混晶比をベース層側から連続的に変化させたＩｎＧａＰを使用し、ヘテロ接合を構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明に係るヘテロ接合バイポーラトランジスタは、ベース層にＧａＡｓ、エミッタ層にＩｎ混晶比をベース層近傍の一部において変化させたＩｎＧａＰを使用し、ヘテロ接合を構成したことを特徴とする。
【００１２】
＜発明の要点＞
図２の実線は、従来技術におけるＨＢＴのベース層・エミッタ層間のエネルギーダイアグラムである。ベース層に対してエミッタ層のバンドギャップが大きい為に、ベース・エミッタ間でバンドに不連続が生じる。不連続量の価電子帯側をΔＥｖ、伝導帯側をΔＥｃと呼んでいる。
【００１３】
これに対し、本発明に従ってＩｎＧａＰのＩｎ組成を大きくすると、図２の点線のようにバンドギャッブは小さくなり、それに伴ってΔＥｃ、ΔＥｖも小さくなる。ΔＥｖが小さくなると、ホール電流が増大し電流利得が小さくなるが、Ｉｎ組成０．５６までであれば、この効果は小さい。このとこは図３に示すとおりであり、Ｉｎ混晶比が０．４９以上０．５６以下の領域では、ΔＥｃが小さくなることによって、ターンオン電圧が下がる利点の方が大きい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【００１５】
図１に本発明の第一の実施形態に係るＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ系ＨＢＴの構造を示す。これは、基本的には図５と同様の構成であり、示してない半絶縁性基板上に、ＧａＡｓサブコレクタ層９、ＧａＡｓコレクタ層８、及びＧａＡｓベース層７を順次形成し、ベース層７の上にベース電極２と、Ｉｎ０．５６ＧａＰエミッタ層１６（Ｉｎ混晶比が０．５６）とを独立して形成し、エミッタ層１６の上のＧａＡｓエミッタコンタクト層５及びＩｎＧａＡｓノンアロイ層４と、エミッタ電極１を形成し、サブコレクタ層９の上にコレクタ電極３を形成したものである。
【００１６】
図５の場合と異なり、ＩｎＧａＰエミッタ層１６のＩｎ混晶比（Ｉｎ組成比）が０．５６に設定されていることが特徴である。これにより、図２に点線で示した様に、ΔＥｃが縮小しオフセット電圧が小さくなる。
【００１７】
図３は、ＩｎＧａＰエミッタ層１６のＩｎ組成とターンオン電圧、電流利得の関係を示したものである。図から判るように、ターンオン電圧及び電流利得は、共にＩｎ混晶比（Ｉｎ組成比）が大きくなるに従って低下するが、その傾斜の程度は、Ｉｎ混晶比０．５６を境として異なる。すなわち、Ｉｎ混晶比が０．４９以上０．５６以下の領域では、ΔＥｃが小さくなることによって、電流利得の曲線Ｂよりも、ターンオン電圧の曲線Ａの方がより急傾斜で低下する。すなわち、電流利得が下がる不利益よりも、ターンオン電圧が下がる利点の方が大きい。
【００１８】
本発明は、このＩｎＧａＰエミッタ層１６のＩｎ混晶比（Ｉｎ組成比）が０．５６から０．４９の間に制御されていることが特徴であり、上記第一の実施形態（図１）では、その最もターンオン電圧が低くなるＩｎ混晶比（Ｉｎ組成比）の０．５６に設定している。これにより、図２に点線で示した様にΔＥｃが縮小しオフセット電圧が小さくなる。
【００１９】
図４に本発明によるＨＢＴの第二の実施形態を示す。これは、エミッタ層ＩｎＧａＰのＩｎ混晶比（Ｉｎ組成比）を、ベース層側に向かって徐々に大きくなるように、変化させた形態の例である。この実施形態の場合、上記ＩｎＧａＰエミッタ層１６の代わりに、Ｉｎ混晶比（Ｉｎ組成比）をベース層側から連続的に、０．４９から０．５６へと変化させたＩｎＧａＰエミッタ層２６を設けた構成となっている。
【００２０】
この図４のＩｎＧａＰエミッタ層２６では、エミッタ層全体にわたってＩｎ混晶比（Ｉｎ組成比）を変化させているが、ＩｎＧａＰエミッタ層のベース層近傍の一部においてＩｎ組成を変化させる構成とすることも可能である。
【００２１】
なお、エミッタ層のＩｎＧａＰは、ＩｎＧａＡｓＰであっても良く、ベース層のＧａＡｓは、ＩｎＧａＡｓであっても良い。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタによれば、ベース層にＧａＡｓ、エミッタ層にＩｎ混晶比が０．４９以上０．５６以下のＩｎＧａＰを使用し、ヘテロ接合を構成したので、伝導帯不連続量ないしオフセット電圧であるΔＥｃを小さくし、ＨＢＴの電流利得特性を損なわずに、ターンオン電圧の小さいＨＢＴを得ることができる。このターンオン電圧の低減化効果は、エミッタ層のＩｎ混晶比を０．５６に近づけるほど顕著となり、０．５６で最大となる。
【００２３】
よって、本発明により、比較的容易にターンオン電圧の低いＨＢＴを製作することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るＨＢＴを示す構造図である。
【図２】ＨＢＴのエミッタ・ベース間のエネルギーバンド図である。
【図３】エミッタ層のＩｎ組成とターンオン電圧、電流利得の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の他の実施形態に係るＨＢＴを示す構造図である。
【図５】従来のＨＢＴの構造を示す模式図である。
【符号の説明】
１　エミッタ電極
２　ベース電極
３　コレクタ電極
４　ノンアロイ層
５　エミッタコンタクト層
６　エミッタ層
７　ベース層
８　コレクタ層
９　サブコレクタ層
１６　エミッタ層
２６　エミッタ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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