JPH01117359A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH01117359A
JPH01117359A JP62276311A JP27631187A JPH01117359A JP H01117359 A JPH01117359 A JP H01117359A JP 62276311 A JP62276311 A JP 62276311A JP 27631187 A JP27631187 A JP 27631187A JP H01117359 A JPH01117359 A JP H01117359A
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collector
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barrier
inp
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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〕 InGaAs/InPヘテロ接合を用いたホットエレク
トロントランジスタ(HET)に関し。
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を目的とし。
1nP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、 InPからなるコレクタバリア層
、一導電型InGaAsからなるベース層、エミ・7タ
バリア層、および一導電型1nGaAsからなるエミッ
タ層を有するように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置、特に1nGaAs/ 1nPヘテ
ロ接合を用いたホットエレクトロントランジスタ(II
ET)に関する。
HET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。
11ETではその10倍程度になる。
+1ETの中でも、共鳴トンネリングホソトエレクトロ
ン(RIIET)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1、Sl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RIIETを例にとり説明する。
〔従来の技術〕
従来のInGaAsベース層の(R)IIETのコレク
タバリア層は、電流利得を向上させるために後述のr谷
とL谷間のセパレーションエネルギが大きいInAlG
aAs 4元混晶としている。
第3図は従来のInGaAs/InAlGaAsヘテロ
接合を用いたRIIETの断面図である。
図において、 InP基板l上に2例えばMBE法によ
り順次n+−1no、 s+Gao、 4?ASコレク
タ層2゜Ino、 5z(Alo、 5Gao、 s)
o、 as^Sコレクタバリア層3゜n−1no、 5
lcaO,47Asベ一ス層4.さらにIno、 53
AIO,4?ASバリア層5 + Ino、 53Ga
6.47ASウ工ル層6 + Ino、 5JIG、 
4?^Sバリア層7からなる量子井戸層、およびn”−
1no、 5xGao、 HAsエミッタ層8を成長す
る。
上記各層の諸元は1例えば次の通りである。
図番   層     濃度   厚さ(cm−’) 
    (人) I   InP基板 2   n”−1nGaAs   2E18   30
003    1nAIGaAs         ?
)F−ブ     20004   n−1nGaAs
     IE18   5005    InAlA
s           7yF−ブ       4
06     1nGaAs           7
ンF−ブ       407      InAlA
s           アンドープ       4
08   n’″−TnGaAs   2E18   
2000エミッタN8.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。
単に、 IIET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Ino、 5zA1o、 n、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+ lno、sz(八り、 5Ga(、、s
) 0.411ASコレクタバリア層3のr谷(伝導帯
底E、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 eVと+  n”−1no、
s:+Gao、4JSコレクタ層2の約0.55 eV
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(矢印で図示される)がr谷より
L谷に移り、  r−1,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。
゛  囚に、r谷の電子の有効質Jim“はm”  =
 0.042 m、。
ここに、mo: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(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
一導電型1nGaAsからなるコレクタ層、 InPか
らなるコレクタバリア層、一導電型!nGaAsからな
るベース層、エミッタバリア層、および一導電型InG
aAsからなるエミッタ層を有する半導体装置により達
成される。
R)IETの場合は、前記エミッタバリア層がTnAI
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
IETの場合は、前記エミッタバリア層がInAlAs
からなる単一層である。
〔作用〕
本発明は、ΔE (r−L)は従来のInAlGaAs
コレクタバリア層が約0.43 eVと小さく、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は「−り谷間散乱を受けるようにな
るのを、コレクタバリア層にΔE (r−L)が約0.
55 eVと大きいInPを用いることにより、r−L
谷間散乱を防止するようにしたものである。
さらに、コレクタバリア層形成に従来のInAlGaA
s 4元結晶からInP 2元結晶にして成長を容易に
する。この場合1nPのコレクタバリアの高さΔEcは
0.22 eVで、 InAlGaAsの0.25 e
Vと略同程度であるので問題はない。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例によるInGaAs/ In
Pへテロ接合を用いたRHETの断面図である。
図において、 InP基板l上に1例えばMBE法によ
り順次n”−1n6. s、Gao、 4Jsコレクタ
層2゜InPコレクタバリア層3A、 n−Ino、5
zGao、4Jsベ一ス層4.さらに Ino、 53A1G、 aJsバリア層5 + In
o、 53Gao、 4?ASウ工ル層6 + Ino
、 53A1o、 44Asバリア層7からなる量子井
戸層、およびn”−1no、 53Gao、 4.As
エミッタ層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−3) 
    (入) 1  1nP基板 2   n”−1nGaAs   2E18   30
003A     InP             
 7ントーブ     20004   n−1nGa
As     IE18   5005     In
AlAs           アンドープ     
  405     1nGaAs         
  アンドープ       407    InAl
As           7:/F−ブ      
 408      n”−1nGaAs      
2E1B       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RIIETのバンド構造図である。
図において、 InPコレクタバリアJi3AのΔE 
(r−L)が従来例の約0.43 eV ヨリ、約0.
55 eVと大きいため、コレクタバリア層3へ中を通
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.Opsであったが、実施例では〜0.
3 pSである。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば。
InGaAs/ rnP ヘテロ接合を用いた(R)H
ETにより、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。
さらに1本発明のコレクタバリア層は従来の4元結晶を
用いた場合に比し、格子整合が極めて容易にとれる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例によるInGaAs/ I 
nPヘテロ接合を用いたRHnTの断面図。 第2図は実施例のIjHET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RIIET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”lnO,s:1cao、 4?八八ツコレクタ
。 3AはInPコレクタバリア層。 4はn−1no、 53Ga、、47Asベ一ス層。 5はIno、 5late、 4Jsf1子井戸バリア
層。 6はIno、 S:1caO,47ASIIL子井戸ウ
ェル層。 7はIno、 5zAlo、 <JsIt子井戸バリア
層。 8はn’−1no、 S:1ca0.47八Sエミッタ
層1三ツタ1叱7み(Cr/Aり 電烏例のR)−IE丁の打面2 第1図 Φ〕       〒 L夫のIl’?)−に丁の絣面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、InPから
    なるコレクタバリア層、一導電型InGaAsからなる
    ベース層、エミッタバリア層、および一導電型InGa
    Asからなるエミッタ層を有す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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