(57)【要約】【課題】信頼性を向上させたヘテロ接合バイポーラトランジスタを提供する。【解決手段】ＩｎＧａＡｓコレクタ層４とＩｎＧａＡｌＡｓベース層６との間及びＩｎＧａＡｌＡｓベース層６とＩｎＡｌＡｓエミッタ層８との間の少なくともいずれか一方に、隣接する層に近づくにつれてＩｎ、Ｇａ、Ａｌ及びＡｓの組成が隣接する層の組成に徐々に等しくなるように変化したＩｎＧａＡｌＡｓグレーデッド層５、７が形成されているので、エピタキシャル成長におけるベース層６の結晶性が向上し、信頼性の高いヘテロ接合バイポーラトランジスタを得ることができる。【選択図】        図１
2004193406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓコレクタ層、ＩｎＧａＡｌＡｓベース層及びＩｎＡｌＡｓエミッタ層を順次有するヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、上記ＩｎＧａＡｌＡｓベース層と上記ＩｎＧａＡｓコレクタ層との間及び上記ＩｎＧａＡｌＡｓベース層と上記ＩｎＡｌＡｓエミッタ層との間に、隣接する層に近づくにつれてＩｎ、Ｇａ、Ａｌ及びＡｓの組成が隣接する層の組成に徐々に等しくなるように変化したＩｎＧａＡｌＡｓグレーデッド層がそれぞれ形成されてい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。
【請求項２】
ＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓコレクタ層、ＩｎＧａＡｌＡｓベース層及びＩｎＡｌＡｓエミッタ層を順次有するヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、上記ＩｎＧａＡｌＡｓベース層と上記ＩｎＧａＡｓコレクタ層との間に、隣接する層に近づくにつれてＩｎ、Ｇａ、Ａｌ及びＡｓの組成が隣接する層の組成に徐々に等しくなるように変化したＩｎＧａＡｌＡｓグレーデッド層が形成されてい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。
【請求項３】
ＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓコレクタ層、ＩｎＧａＡｌＡｓベース層及びＩｎＡｌＡｓエミッタ層を順次有するヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、上記ＩｎＧａＡｌＡｓベース層と上記ＩｎＡｌＡｓエミッタ層との間に、隣接する層に近づくにつれてＩｎ、Ｇａ、Ａｌ及びＡｓの組成が隣接する層の組成に徐々に等しくなるように変化したＩｎＧａＡｌＡｓグレーデッド層が形成されてい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。
【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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたバイポーラトランジスタとしてＧａＡｓ（コレクタ層、ベース層）と、ワイドバンドギャップ半導体であるＡｌＧａＡｓ（エミッタ層）とを組み合わせたＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓヘテロ接合バイポーラトランジスタ（以下「ＨＢＴ」という。）が多用されている。
【０００３】
最近、ＩｎＧａＡｓをベース層やコレクタ層に用いるＨＢＴの開発が行われるようになってきた。ＩｎＧａＡｓをエピタキシャル成長させるため、基板にはＩｎＧａＡｓに格子定数が近いＩｎＰ基板が用いられる。このため、この種のＨＢＴは一般に「ＩｎＰ  ＨＢＴ」と呼ばれている。ＩｎＧａＡｓは高い電子移動度を有するため高速動作に有利であり、エネルギーギャップがＧａＡｓのエネルギーギャップに比べて小さいため、ターンオン電圧を低減させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のＩｎＰ  ＨＢＴは前述したように高いデバイス特性を有するが、デバイスの長期間の動作安定性、すなわち信頼性に問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、信頼性を向上させたヘテロ接合バイポーラトランジスタを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、ＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓコレクタ層、ＩｎＧａＡｌＡｓベース層及びＩｎＡｌＡｓエミッタ層を順次有するヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、ＩｎＧａＡｌＡｓベース層とＩｎＧａＡｓコレクタ層との間及びＩｎＧａＡｌＡｓベース層とＩｎＡｌＡｓエミッタ層との間に、隣接する層に近づくにつれてＩｎ、Ｇａ、Ａｌ及びＡｓの組成が隣接する層の組成に徐々に等しくなるように変化したＩｎＧａＡｌＡｓグレーデッド層がそれぞれ形成されているものである。
【０００７】
請求項２の発明は、ＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓコレクタ層、ＩｎＧａＡｌＡｓベース層及びＩｎＡｌＡｓエミッタ層を順次有するヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、ＩｎＧａＡｌＡｓベース層とＩｎＧａＡｓコレクタ層との間に、隣接する層に近づくにつれてＩｎ、Ｇａ、Ａｌ及びＡｓの組成が隣接する層の組成に徐々に等しくなるように変化したＩｎＧａＡｌＡｓグレーデッド層が形成されているものである。
【０００８】
請求項３の発明は、ＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓコレクタ層、ＩｎＧａＡｌＡｓベース層及びＩｎＡｌＡｓエミッタ層を順次有するヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、ＩｎＧａＡｌＡｓベース層とＩｎＡｌＡｓエミッタ層との間に、隣接する層に近づくにつれてＩｎ、Ｇａ、Ａｌ及びＡｓの組成が隣接する層の組成に徐々に等しくなるように変化したＩｎＧａＡｌＡｓグレーデッド層が形成されているものである。
【０００９】
ここで、ＩｎＰ基板を用いたヘテロ接合バイポーラトランジスタの信頼性を劣化させる主な要因としては、ベース層における転位等の格子欠陥の存在が挙げられる。この格子欠陥はベース層とコレクタ層との間及びベース層とエミッタ層との間の界面における格子定数の不連続が原因である。
【００１０】
そこで、本発明者は、ＩｎＧａＡｌＡｓベース層とＩｎＧａＡｓコレクタ層との間及びＩｎＧａＡｌＡｓベース層とＩｎＡｌＡｓエミッタ層との間に、隣接する層に近づくにつれてＩｎ、Ｇａ、Ａｌ及びＡｓの組成が隣接する層の組成に徐々に等しくなるように変化したグレーデッド層を形成することにより、格子定数においてベース層に隣合うコレクタ層やエミッタ層とベース層とが滑らかに接続されるので、ベース層の格子欠陥が低減し、信頼性が大幅に向上する。
【００１１】
すなわち、本発明によれば、ＩｎＧａＡｓコレクタ層とＩｎＧａＡｌＡｓベース層との間及びＩｎＧａＡｌＡｓベース層とＩｎＡｌＡｓエミッタ層との間の少なくともいずれか一方に、隣接する層に近づくにつれてＩｎ、Ｇａ、Ａｌ及びＡｓの組成が隣接する層の組成に徐々に等しくなるように変化したＩｎＧａＡｌＡｓグレーデッド層が形成されているので、エピタキシャル成長におけるベース層の結晶性が向上し、信頼性の高いヘテロ接合バイポーラトランジスタを得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１３】
図１は本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタの一実施の形態を示す構造図である。
【００１４】
同図に示すヘテロ接合バイポーラトランジスタ（以下「ＨＢＴ」という。）１は、ＩｎＰ基板２上にＩｎＧａＡｓサブコレクタ層（以下「サブコレクタ層」という。）３、ＩｎＧａＡｓコレクタ層（以下「コレクタ層」という。）４、ＩｎＧａＡｌＡｓグレーデッド層（以下「グレーデッド層」という。）５、ＩｎＧａＡｌＡｓベース層（以下「ベース層」という。）６、ＩｎＧａＡｌＡｓグレーデッド層（以下「グレーデッド層」という。）７、ＩｎＡｌＡｓエミッタ層（以下「エミッタ層」という。）８及びＩｎＡｌＡｓエミッタキャップ層（以下「エミッタキャップ層」という。）９を順次形成したエピタキシャルウェハのサブコレクタ層３及びベース層６にコレクタ電極１０及びベース電極１１をそれぞれ形成し、エミッタキャップ層９にエミッタ電極１２を形成したものである。
【００１５】
サブコレクタ層３及びコレクタ層４は、格子定数がＩｎＰ基板２の格子定数と等しくなるようにＩｎ：Ｇａ比が調整されている。
【００１６】
グレーデッド層５は、隣接する層、すなわちコレクタ層４及びベース層６に近づくにつれてＩｎ、Ｇａ、Ａｌ及びＡｓの組成がコレクタ層４及びベース層６の組成に徐々に等しくなるように変化したグレーデッド層であり、コレクタ層４とベース層６との間の界面における伝導帯や格子定数が連続的に変化するようになっている。
【００１７】
同様に、グレーデッド層７も、隣接する層、すなわちベース層６及びエミッタ層８に近づくにつれてＩｎ、Ｇａ、Ａｌ及びＡｓの組成がベース層６及びエミッタ層８の組成に徐々に等しくなるように変化したグレーデッド層であり、ベース層６とエミッタ層８との間の界面における伝導帯や格子定数が連続的に変化するようになっている。
【００１８】
ベース層６とエミッタ層８との間のグレーデッド層７の不純物濃度はエミッタ層８のドーピング濃度以下になっている。
【００１９】
このようにＨＢＴ１を構成したことで、コレクタ層４とベース層６との間の界面及びベース層６とエミッタ層８との間の界面における伝導帯の不連続が無いため、電子がエミッタ層８からコレクタ層４に到達しやすくなった（ＨＢＴ１がｎｐｎ型の場合であり、ＨＢＴ１がｐｎｐ型の場合は電子の流れる方向は逆になる）。このため、本ＨＢＴ１は高い利得を得ることができる。また、ベース層６とエミッタ層８との間のエネルギーバンドギャップが連続的に接続されるので、ターンオン電圧のさらなる低減に有効である。さらに、格子定数において、ベース層６がコレクタ層４やエミッタ層８と滑らかに接合されるので、ベース層６の格子欠陥が低減され、信頼性が大きく向上する。
【００２０】
図２は本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタの他の実施の形態を示す構造図である。以下、図１に示したＨＢＴ１と同様の部材には共通の符号を用いた。
【００２１】
図２に示したＨＢＴ２０の図１に示したＨＢＴ１との相違点は、コレクタ層４とベース層６との間にグレーデッド層５が形成されている点である。
【００２２】
すなわち、このＨＢＴ２０は、ＩｎＰ基板２上にサブコレクタ層３、コレクタ層４、グレーデッド層５、ベース層６、エミッタ層８及びエミッタキャップ層９を順次形成したエピタキシャルウェハのサブコレクタ層３及びベース層６にコレクタ電極１０及びベース電極１１を形成し、エミッタキャップ層９にエミッタ電極１２を形成したものである。
【００２３】
このようなＨＢＴ２０においても図１に示したＨＢＴ１と略同様な効果が得られる。
【００２４】
図３は本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタの他の実施の形態を示す構造図である。
【００２５】
図３に示したＨＢＴ３０の図１に示したＨＢＴ１との相違点は、ベース層６とエミッタ層８との間にグレーデッド層７が形成されている点である。
【００２６】
すなわち、このＨＢＴ３０は、ＩｎＰ基板２上にサブコレクタ層３、コレクタ層４、ベース層６、グレーデッド層７、エミッタ層８及びエミッタキャップ層９を順次形成したエピタキシャルウェハのサブコレクタ層３及びグレーデッド層７にコレクタ電極１０及びベース電極１１を形成し、エミッタキャップ層９にエミッタ電極１２を形成したものである。
【００２７】
このようなＨＢＴ３０においても図１に示したＨＢＴ１と略同様な効果が得られる。
【００２８】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、コレクタ層とベース層との間、ベース層とエミッタ層との間の少なくともいずれか一方にグレーデッド層が形成されているので、信頼性を向上させたヘテロ接合バイポーラトランジスタの提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタの一実施の形態を示す構造図である。
【図２】本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタの他の実施の形態を示す構造図である。
【図３】本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタの他の実施の形態を示す構造図である。
【符号の説明】
１  ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）
２  ＩｎＰ基板
３  ＩｎＧａＡｓサブコレクタ層（サブコレクタ層）
４  ＩｎＧａＡｓコレクタ層（コレクタ層）
５、７  ＩｎＧａＡｌＡｓグレーデッド層（グレーデッド層）
６  ＩｎＧａＡｌＡｓベース層（ベース層）
８  ＩｎＡｌＡｓエミッタ層（エミッタ層）
９  ＩｎＡｌＡｓエミッタキャップ層（エミッタキャップ層）
１０  コレクタ電極
１１  ベース電極
１２  エミッタ電極
【図１】
2004193406.tif 000003
【図２】
2004193406.tif 000004
【図３】
2004193406.tif 000005