JPH01117358A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH01117358A
JPH01117358A JP62276305A JP27630587A JPH01117358A JP H01117358 A JPH01117358 A JP H01117358A JP 62276305 A JP62276305 A JP 62276305A JP 27630587 A JP27630587 A JP 27630587A JP H01117358 A JPH01117358 A JP H01117358A
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inalgaas
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Kenichi Imamura
健一 今村
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D48/00Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
    • H10D48/30Devices controlled by electric currents or voltages
    • H10D48/32Devices controlled by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H10D48/36Unipolar devices
    • H10D48/362Unipolar transistors having ohmic electrodes on emitter-like, base-like, and collector-like regions, e.g. hot electron transistors [HET], metal base transistors [MBT], resonant tunnelling transistors [RTT], bulk barrier transistors [BBT], planar doped barrier transistors [PDBT] or charge injection transistors [CHINT]

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  • Bipolar Transistors (AREA)

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】 〔概要〕 1gにaAs/InAlGaAsへテロ接合を用いたホ
ットエレクトロントランジスタ0IET)に関し。
コレクタバリア内のr−L谷間散乱夕による電子走行時
間の低下を防止することを目的とし。
InP基板上に順次形成された一導電型1nGaAsか
らなるコレクタ層、 InAlGaAsからなるコレク
タバリア層、−導電型InGaAsからなるベース層、
エミッタバリア層、および一導電型rnGaAsからな
るエミッタ層を有し、該InAlGaAsからなるコレ
クタバリア層の組成がベース層側よりコレクタ層に向か
ってAtの組成比を漸減させてInGaAsになるよう
に形成されているように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置、特にInGaAs/InAlGa
As ヘテロ接合を用いたホットエレクトロントランジ
スタ(41ET)に関する。
+1ETは電子がエミッタよりベースに注入されたとき
、高い位置エネルギを運動エネルギに変換して高速で走
行できる利点を持つ。その飽和速度は通常のトランジス
タでは10’cm/secであるが。
HETではそのlO倍程度になる。
+1ETの中でも、共鳴トンネリングホットエレクトロ
ン(RHET)は、共鳴トンネリング効果を利用し。
高いエネルギを持つホットエレクトロンの動きを制御で
きるので、高速の論理、記憶等の機能を持つことができ
る。さらに、少数のデバイスでLSIを構成する回路機
能を実現できるため将来の新機能デバイスとして注目さ
れている。
従って、ここではRHETを例にとり説明する。
〔従来の技術〕 従来のInGaAsベース層の(R)HETのコレクタ
バリア層は電流利得を向上させるためInAlGaAs
 4元混晶としている。
第3図は従来のInGaAs/InAlGaAs へテ
ロ接合を用いたR)IETの断面図である。
図において+ InP基板1上に1例えばMBE法によ
り順次n”4nQ、 5iGao、 47ASコレクタ
層2゜Ino、 5z(Alo、 5Gao、 s) 
0.411ASコレクタバリア層3゜n−1no、 5
3Gao、 4?ASベ一ス層4.さらにIn0.5J
lo、 4tAsバリア層5 、 Ino、 53Ga
o、 4TASウ工ル層6 + Ino、 53AlO
,4?ASバリア層7からなる量子井戸層、およびn”
−1n6..3Gao、 4?^S工ミツタ層8を成長
する。
上記各層の諸元は2例えば次の通りである。
図番   層     濃度   厚さ(cm−’) 
    (入) 1  1nP基板 2   n”−1nGaAs   2E18   30
003    InAlGaAs         ア
ンF−ブ     20004   n−1nGaAs
     IE18   5005      In^
IAs           7ンドーブ      
 406    1nGaAs           
7ントーブ       407      [nAl
As           7:/F−ブ      
 403   n 1″−1nGaAs   2E18
   2000工ミツタ層8.ベース層4.コレクタ層
2上にそれぞれ厚さ200/3000人のCr/^U電
極が取り付けられる。
単に、 HETの場合は、量子井戸層5,6.7の代わ
りにエミッタバリア層として、厚さ100〜250人の
In6.5sAlo、 4?AS層を形成する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第4図は従来例のRHETのバンド構造図である。
図において、 In6.sz(Alo、 5Gao、 
s) o、 aaAsコレクタバリア層3のr谷(伝導
帯底ECと一致)とL谷のセパレーションエネルギΔE
 (r−L)が約0.43 aVと+  n”−Ino
、s:+Gao、4JSコレクタ層2の約0.55 e
Vと比較して小さいため、コレクタバリア層3中を通過
するホットエレクトロンがr谷よりL谷に移り、r−L
谷間散乱によりその走行速度を低下させ問題となってい
る。
因に、r谷の電子の有効質量Cは ta” = O,Q42 ra、 。
ここに+  IIIo  :電子の静止質量であり、L
谷ではその10倍程度と大きくなり、電子のエネルギは
低下し、電子はコレクタに到達しなくなる。
本発明は、上記のコレクタバリア内のr−L谷間散乱に
よる電子走行時間の低下を防止することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点の解決は、 InP基板上に順次形成された
−導電型InGaAsからなるコレクタ層。
InAlGaAsからなるコレクタバリア層、−導電型
InGaAsからなるベース層、エミッタバリア層、お
よび一導電型InGaAsからなるエミッタ層を有し。
該InAlGaAsからなるコレクタバリア層の組成が
ベース層側よりコレクタ層に向かってAIの組成比を漸
減させてInGaAsになるように形成されている半導
体装置により達成される。
RIIETの場合は、前記エミッタバリア層がInAl
Asからなる第1の量子井戸バリア層、 InGaAs
からなる量子井戸ウェル層+ InAlAsからなる第
2の量子井戸バリア層からなる量子井戸層であり、 I
(ETの場合は、エミッタバリア層がInA IAsか
らなる単一層である。
〔作用〕
本発明は、AE (r−L)は+ InAlGaAs:
Iレクタバリア層が約0.43 eVで、 InGaA
sコレクタ層のの約0.55 eVより小さいため、コ
レクタバリア層にコレクタベース間電圧VCBを加えた
ときに、コレクタバリア層内を略バリスティックに走行
するホットエレクトロン(矢印で図示)はF−L谷間散
乱を受けるようになるのを、コレクタバリア層をInA
 lGaAsのAE (r’−L)を引き下げる成分で
あるAIをベース側よりコレクタ側に向かって漸減した
組成にしてAE (r−L)を漸次増加することにより
、r−L谷間散乱を防止するようにしたものである。
上記のことは、 InAlGaAsのAE (r−L)
は。
成分のInが増えると大きくなり、 At或いはGaが
増えると小さくなることに着目してなされた。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例による InGaAs/InAlGaAsヘテロ接合を用いたR
IIETの断面図である。
図において、 InP基板1上に1例えばMBIE法に
より順次n”−1n6.53ca0.47^Sコレクタ
層2゜Ino、 5z(AlxGal−x)o、 4B
AS (X= Q−0,5にA1組成比をグレイディン
グする)コレクタバリア層3^。
n−1no、 s:+Gao、 ayAsヘース層4゜
さらにIno、5zA1o、 4?ASバリア層5゜I
n6.5zGao、 4Jsウ工ル層6 、 Ino、
 53AlO,47ASバリア層7からなる量子井戸層
、および n”−1n@、 5:1ca0.4Js工ミツタ層8を
成長する。
上記各層の諸元は2例えば次の通りである。
図番   N     濃度   厚さ(cm−3) 
    (人) 1   InP基板 2   n”−InGaAs   2E18   30
003A   InAIGaAs−=InGaAs  
 アンF−ブ     20004   n−1nGa
As     IE18   5005    1nA
l八s           7ンF−ブ      
 406     InGaAs          
 7ンドーブ       407    1nAIA
s           7)ドープ       4
08   n” −1nGaAs   2E18   
2000工ミツタ層8.ベース層4.コレクタ層2上に
それぞれ厚さ200/3000人のCr/Au電極が取
り付けられる。
第2図は実施例のRHIl’Tのバンド構造図である。
図において、 Ino、5z(AlxGat−x)o、
4sAs(x= 0−0.5 )コレクタバリア層3A
のAE (r−L)がベース側の約0.43 eVより
n”−1no、 5Ica0.4?ASコレクタ層2の
約0.55 eVまでコレクタ側に向かって漸増するた
め、コレクタバリア層3A中を通過するホットエレクト
ロンはr−L谷間散乱を受けることなく、従ってその走
行速度は低下しない。
以上の結果、コレクタバリアでの谷間散乱による電子走
行速度の低下の起こっていた従来例ではコレクタ走行時
間は1.5〜3.0 psであったが、実施例では〜0
.3 psと向上した。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば。
InGaAs/InAlGaAs ヘテロ接合を用いた
(R)HETにおいて、コレクタバリア内のr−L谷間
散乱をによる電子走行時間の低下を防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による InGaAs/InAlGaAs へテロ接合を用いた
RHETの断面図。 第2図は実施例のRHETのバンド構造図。 第3図は従来のInGaAs/InAlGaAs ヘテ
ロ接合を用いたRHETの断面図。 第4図は従来例のRHETのバンド構造図である。 図において。 1はInP基板。 2はn”−rn@、 53ca0.4?AS コレクタ
層。 3AはIno、sz(八1XGal−X)0.48^5
(x=O−0,5) コレクタバリア層。 4はn−夏nO,s+Gao、 4Jsベ一ス層。 5はIno、 s:+A1o、 47As量子井戸バリ
ア層。 6はIno、 53ca0.47AS量子井戸ウェル層
。 7はInO,Sl八へo、 4?AS量子井戸バリア層
。 8はn”−1no、5+Gao、 47AS工ミツタ層
吏施奈ノのR)−IE丁の打面2 第1図 従来のR82丁の打面Z 第3図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)InP基板上に順次形成された 一導電型InGaAsからなるコレクタ層、InAlG
    aAsからなるコレクタバリア層、一導電型InGaA
    sからなるベース層、エミッタバリア層、および一導電
    型InGaAsからなるエミッタ層を有し、該InAl
    GaAsからなるコレクタバリア層の組成がベース層側
    よりコレクタ層に向かってAlの組成比を漸減させてI
    nGaAsになるように形成されていることを特徴とす
    る半導体装置。
  2. (2)前記エミッタバリア層がInAlAsからなる第
    1の量子井戸バリア層、InGaAsからなる量子井戸
    ウェル層、InAlAsからなる第2の量子井戸バリア
    層からなる量子井戸層であることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の半導体装置。
  3. (3)前記エミッタバリア層がInAlAsからなる単
    一層であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の半導体装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0380543A (ja) * 1989-08-24 1991-04-05 Fujitsu Ltd 半導体装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56120170A (en) * 1980-01-29 1981-09-21 Western Electric Co Inclinatoin inhibit band rectifying semiconductor device
JPS61150373A (ja) * 1984-12-25 1986-07-09 Nec Corp 低閾値電圧のバイポ−ラトランジスタ

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