(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉを高濃度で有するInGaAsのＮ＋サブ−コレクタ層；
上記サブ−コレクタの上に与えられた、Ｓｉを低濃度で有するInGaAsを含むＮ−コレクタ層；
上記コレクタの上に与えられた、InGaAsおよび大きな濃度のＢｅを含むＰ＋ベース層；および
上記ベースの上に与えられたエミッタ層
を含むInP系ヘテロ接合バイポーラトランジスタであって、リンドーパントが、上記サブ−コレクタ層の中に、いかなる格子間ガリウムとも結合してそのガリウムを別の格子部位に移動させるように含まれる、上記のInP系ヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
【請求項２】
ドーパントの濃度が原子１×１０１８〜１×１０１９個／ｃｍ３である、請求項１に記載のトランジスタ。
【請求項３】
インジウムガリウム砒化物を含むサブ−コレクタを形成し；
上記サブ−コレクタの上にコレクタを形成し、ここで、コレクタはインジウムガリウム砒化物を含み；
上記コレクタの上にベースを形成し；
上記ベースの上にエミッタを形成し；そして
上記のサブ−コレクタおよびコレクタの一方に格子間第ＩＩＩ族原子を除去するためのリンドーパントを含める
工程を含むヘテロ接合バイポーラトランジスタの形成方法であって、
サブ−コレクタを形成する工程がサブ−コレクタをケイ素を高濃度で有するＮ＋サブ−コレクタとして形成することを含み、
コレクタを形成する工程がコレクタをケイ素を低濃度で有するＮ−コレクタとして形成することを含み、
ベースを形成する工程がベースを大きな濃度のベリリウムを有するインジウムガリウム砒化物のＰ＋ベースとして形成することを含む、
上記のヘテロ接合バイポーラトランジスタの形成方法。
【請求項４】
リンドーパントを含める工程が原子１×１０１８〜１×１０１９個／ｃｍ３の濃度でリンドーパントを含めることを含む、請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、リンドーピングを有するヘテロ接合バイポーラトランジスタ、さらに詳しくはコレクタからエミッタへのベリリウム原子の拡散を妨げるリンドーピングを有する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】
ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（HBT）類の信頼性問題のあるものは、サブ−コレクタ領域中に形成されるガリウム格子間原子と、そのディバイスの形成中にエミッタへと移行するベリリウム原子が原因であることが明らかにされている。
【０００３】
このトランジスタの一形態において、その層類は、図３に示されるように、互いの上に連続して成長せしめられる。第一層３０は、ケイ素原子を大きな濃度で含むN+InGaAsサブ−コレクタである。このサブ−コレクタの上にコレクタ領域３２がケイ素を低い濃度で有するN-GaAs層として形成される。その上にＰ+ベース層３４がベリリウムドーピングを有するGaAsから形成される。このベース層の上にエミッタ層３６が形成される。
【０００４】
従来技術ディバイスのサブ−コレクタの結晶構造１０が図１に示される。図１に示されるように、ガリウム原子はサブ−コレクタ結晶構造中に格子間位置の所に存在していることができる。これら原子はその結晶構造に緊密には結合されていないから、それらは、しばしば、結晶構造中を、特に他の層の成長中に拡散する。成長は比較的遅く、１秒につき１原子層のオーダーであるから、格子間ガリウムは、ディバイスが成長するにつれて拡散することができる。格子間ガリウムがベース層に達すると、問題が発生する。その層においては、サブ−コレクタからの格子間ガリウム原子が、ベリリウム原子をベース中のそれらの位置から追い出し、従ってベリリウム原子はエミッタへと自由に拡散できるようになる。この結果、ディバイスは信頼性に欠くものとなる。
【０００５】
この問題は、以前は、温度および第Ｖ族物質の過剰圧力のような成長条件を変更することによって、その解決に取り組まれた。しかし、これらタイプの手法は完全には成功を収めなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の一つの目的は、サブ−コレクタ中にリンドーピングを有する新規なHBTディバイスを提供することである。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、ベースからエミッタへのベリリウム原子の拡散を妨げることによってHBTディバイスの信頼性を改善することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
簡単に述べると、本発明の上記目的および他の目的は、サブ−コレクタ層をドーピングする形でリンを与えるか、またはInPのようなリンを有するコレクタ層を与えることによって達成される。
本発明によれば、以下の発明が提供される。
［１］  Ｓｉを高濃度で有するInGaAsのＮ＋サブ−コレクタ層；上記サブ−コレクタの上に与えられた、Ｓｉを低濃度で有するInGaAsを含むＮ−コレクタ層；上記コレクタの上に与えられた、InGaAsおよび大きな濃度のＢｅを含むＰ＋ベース層；および上記ベースの上に与えられたエミッタ層を含むInP系ヘテロ接合バイポーラトランジスタであって、リンドーパントが、上記サブ−コレクタ層の中に、いかなる格子間ガリウムとも結合してそのガリウムを別の格子部位に移動させるように含まれる、上記のInP系ヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
［２］  ドーパントの濃度が原子１×１０１８〜１×１０１９個／ｃｍ３である、［１］に記載のトランジスタ。
［３］  インジウムガリウム砒化物を含むサブ−コレクタを形成し；上記サブ−コレクタの上にコレクタを形成し、ここで、コレクタはインジウムガリウム砒化物を含み；上記コレクタの上にベースを形成し；上記ベースの上にエミッタを形成し；そして上記のサブ−コレクタおよびコレクタの一方に格子間第ＩＩＩ族原子を除去するためのリンドーパントを含める工程を含むヘテロ接合バイポーラトランジスタの形成方法であって、
サブ−コレクタを形成する工程がサブ−コレクタをケイ素を高濃度で有するＮ＋サブ−コレクタとして形成することを含み、
コレクタを形成する工程がコレクタをケイ素を低濃度で有するＮ−コレクタとして形成することを含み、
ベースを形成する工程がベースを大きな濃度のベリリウムを有するインジウムガリウム砒化物のＰ＋ベースとして形成することを含む、上記のヘテロ接合バイポーラトランジスタの形成方法。
［４］  リンドーパントを含める工程が原子１×１０１８〜１×１０１９個／ｃｍ３の濃度でリンドーパントを含めることを含む、［３］に記載の方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のより完全な評価および本発明に付随する利点の多くは、本発明を、添付図面に関連して考察するときに次の詳細な説明を参照することによりさらによく理解できるようになるにつれて容易に得られるだろう。
【００１０】
ここで図面を参照して説明すると、これら幾つかの図面ではその全体を通じて同様の参照数字は同一のまたは対応する部分を表し、さらに詳しくは、それら図面の内の図２を参照して説明すると、図２では本発明のサブ−コレクタの結晶構造２０が示される。この結晶構造は、リンのドーピングが導入されていること以外は、従来技術の結晶構造と同様である。この配置に関し、格子間ガリウム２２およびリンドーパント２４は、結晶構造中で、それら原子間に強い結合２６を有する位置を取る。この結合原子対は、次に、その格子間ガリウムに極めて近接していたケイ素原子およびヒ素原子に取って代わる。
【００１１】
ガリウム原子とリン原子との間の結合は、InAs、GaAs、InPまたはGaPにおける結合の内では最強の結合である。従って、それは最も安定な結合である。格子間ガリウムを結合することにより、それは格子部位に移動し、かくして最早自由には拡散することができなくなる。ガリウムは拡散しないから、ベース層からベリリウムが拡散する機会が減少し、従って前記の信頼性問題が防がれる。
【００１２】
格子間ガリウム濃度は、リンを原子１×１０18〜１×１０19個／ｃｍ3のレベルでドーピングすることによって低下させることができる。このリン濃度において、格子間ガリウムの移動およびベリリウムの拡散が防止される。ドーピングはコレクタ層中に存在することもできる。
【００１３】
上記の説明は、InGaAs−コレクタディバイスにおいて成し遂げられた。しかし、同じ効果を同様の様式でGaAsディバイスでも期待できる。即ち、このディバイスのGaAsサブ−コレクタ領域またはコレクタ領域中におけるリンドーピングもベース層のベリリウムの拡散を妨げることができるだろう。
【００１４】
これらディバイスにおける格子間ガリウムの拡散を妨げるもう一つの方法は、InPのコレクタを与えることである。このような層中にリンを有せしめると、それは、ガリウムがサブ−コレクタから拡散する場合に格子間ガリウムを除去する。かくして、それはベースに達することが妨げられ、従って同じ最終結果が達成される。勿論、このような配置はディバイス特性を変える。例えば、InPはInGaAsの層よりも高い破壊電圧を有する。勿論、サブ−コレクタ領域も、ガリウムが全く存在しないようにInPの層で置き換えることができ、かくしてこのようにしても同様に前記問題が防がれる。
【００１５】
これらの配置はInP系HBT構造に限定されない。いかなる過剰の第ＩＩＩ族格子間原子（例えばガリウム）も、異なる第Ｖ族原子（例えばリン）の存在により、その結合（Ga-P）エネルギーが原マトリックス（Ga-As）の結合エネルギーよりも高いならば、減少せしめることができる。かくして、この方法には、説明されたものよりも広い用途がある。
【００１６】
以上の教示に照らして、本発明には数多くの追加の修正および変更が可能である。従って、本発明は、前記特許請求の範囲内で、本明細書に具体的に記載されるもの以外の他の方法でも実施できることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のディバイスの結晶構造の略図である。
【図２】本発明の結晶構造の略図である。
【図３】本発明のトランジスタの層類の略図である。
【図１】
0003958005.tif 000002
【図２】
0003958005.tif 000003
【図３】
0003958005.tif 000004