JPH01124268A - 共鳴トンネリングバリア構造デバイス - Google Patents
共鳴トンネリングバリア構造デバイスInfo
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- JPH01124268A JPH01124268A JP28205487A JP28205487A JPH01124268A JP H01124268 A JPH01124268 A JP H01124268A JP 28205487 A JP28205487 A JP 28205487A JP 28205487 A JP28205487 A JP 28205487A JP H01124268 A JPH01124268 A JP H01124268A
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- barrier
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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。
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〕
化合物半導体装置、より詳しく述べるならば、共鳴トン
ネリングバリア（ＲＴＢ）構造を有するデバイスに関し
、 従来の八ｌ Ａｓ／ ＩｎＧａＡｓ／ Ａ Ｉｌ Ａｓ
（ＩｎＰ基板）の歪層共鳴トンネリングバリア構造での
好特性（特に、室温での高いピーク／バレー電流比）を
達成ないし越えることのできる、バリア層を他の化合物
半導体系とした、歪層共鳴トンネリングバリア構造を提
供することを目的とし、 少なくとも２つのＩｎＩ−ｘ Ａβ−ｘＡｌｘＳｂバリ
ア層（０≦Ｘ≦１）と、これらバリア層の間にＪｌまれ
たＩｎＰ又はＩｎＧａＡｓウェル層と、前記バリア層お
よびウェル層の全体を挟む２つのＩｎＰ又はＩｎＧａＡ
ｓ高濃度ドープ層とからなる共鳴トンネリングバリア構
造を有し、前記バリア層の格子定数が前記ウェル層およ
び高濃度ドープ層の格子定数よりも大きいように構成す
る。
ネリングバリア（ＲＴＢ）構造を有するデバイスに関し
、 従来の八ｌ Ａｓ／ ＩｎＧａＡｓ／ Ａ Ｉｌ Ａｓ
（ＩｎＰ基板）の歪層共鳴トンネリングバリア構造での
好特性（特に、室温での高いピーク／バレー電流比）を
達成ないし越えることのできる、バリア層を他の化合物
半導体系とした、歪層共鳴トンネリングバリア構造を提
供することを目的とし、 少なくとも２つのＩｎＩ−ｘ Ａβ−ｘＡｌｘＳｂバリ
ア層（０≦Ｘ≦１）と、これらバリア層の間にＪｌまれ
たＩｎＰ又はＩｎＧａＡｓウェル層と、前記バリア層お
よびウェル層の全体を挟む２つのＩｎＰ又はＩｎＧａＡ
ｓ高濃度ドープ層とからなる共鳴トンネリングバリア構
造を有し、前記バリア層の格子定数が前記ウェル層およ
び高濃度ドープ層の格子定数よりも大きいように構成す
る。
本発明は、化合物半導体装置、より詳しく述べるならば
、共鳴トンネリングバリア（ＲＴＢ）構造を有するデバ
イスに関するものである。
、共鳴トンネリングバリア（ＲＴＢ）構造を有するデバ
イスに関するものである。
共鳴トンネリングバリア構造による微分負性抵抗は、超
高周波の検出器、発振器あるいは超高速新機能トランジ
スタなどへの応用が期待できる現象である（例えば、Ｔ
、ＩＮＡＴＡ ｅｔ ａｌ：ＥｘｃｅｌｌｅｎｔＮｅｇ
ａｔｉｖｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｒｅ５ｉ
ｓｔａｎｃｅ ｏｆ ＩｎＡＡＡｓ／ＩｎＧａＡ
ｓ Ｒｅ５ｏｎａｎｔ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｂａｒｒ
ｉｅｒ ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓＧｒｏｗｎ ｂｙ ＭＢ
Ｅ、Ｊｐｎ、Ｊ、Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、Ｖｏｌ、２５
．Ｎｏ、１２（１９８６）、ｐｐ、 ９８３−９８５、
参照）。
高周波の検出器、発振器あるいは超高速新機能トランジ
スタなどへの応用が期待できる現象である（例えば、Ｔ
、ＩＮＡＴＡ ｅｔ ａｌ：ＥｘｃｅｌｌｅｎｔＮｅｇ
ａｔｉｖｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｒｅ５ｉ
ｓｔａｎｃｅ ｏｆ ＩｎＡＡＡｓ／ＩｎＧａＡ
ｓ Ｒｅ５ｏｎａｎｔ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｂａｒｒ
ｉｅｒ ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓＧｒｏｗｎ ｂｙ ＭＢ
Ｅ、Ｊｐｎ、Ｊ、Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、Ｖｏｌ、２５
．Ｎｏ、１２（１９８６）、ｐｐ、 ９８３−９８５、
参照）。
素子（ダイオード、トランジスタ）への応用に際しては
、高いピーク電流密度（Ｊｆ）、 １０’ Ａ ／ ｃ
ｄオーダ）と高いピーク／バレー電流比（Ｊｐ／Ｊｖ、
１０以上）が求められているが、これまでの共鳴トンネ
リングバリア構造では、基板との格子整合を保つ限り、
室温で好特性は得られていない。実際にこれまで得られ
ているのは次のようなものである。
、高いピーク電流密度（Ｊｆ）、 １０’ Ａ ／ ｃ
ｄオーダ）と高いピーク／バレー電流比（Ｊｐ／Ｊｖ、
１０以上）が求められているが、これまでの共鳴トンネ
リングバリア構造では、基板との格子整合を保つ限り、
室温で好特性は得られていない。実際にこれまで得られ
ているのは次のようなものである。
ＧａＡｓ基板でのＡ Ｉ Ａｓ／ＧａＡｓ／ Ａ Ｉ
Ａｓ構造（Ａ Ｉ Ａｓがバリア層で、ＧａＡｓがウェ
ル層である）の場合：Ｊｐ＝ ４ ＸＩＯ’ Ａ／＋ａ
Ｊ、 Ｊｐ／Ｊｖ＝ ３．５ｒｎＰ基板でのＩｎｏ、
％ｚ Ａ Ｉｌ （１，４１１ＡＳ／ Ｉｎ０．５ｓＧ
ａｏ、 ａｑＡｓ／ Ｉｎｏ、 ５ｇ Ａ Ｉｔ ０．
４１１ＡＳ構造の場合：Ｊｐ＝ ４．８ ＸＩＯ’
Ａ／ｃｎｌ、 Ｊｐ／Ｊｖ＝ ５．５これらの場合で
はピーク／バレー電流比は小さいが、格子整合の条件を
外した歪層共鳴トンネリングバリア構造のＡｌＡｓ／Ｉ
ｎＧａＡｓ／ ／／！Ａｓ（ＩｎＰ基板）の場合には、
室温にて１４という高いピーク／バレー電流比が得られ
ている。この歪層構造はいわゆる歪超格子構造に属する
ものである。このようにピーク／バレー電流比が高いの
はＡ Ｉ ＡｓとＴｎＧａＡｓとの伝導帯端のとびが太
きく （１，２ｅＶ程度以上）、シたがって高いポテ
ンシャルバリアが形成されるためと思われる。しかしな
がら、この歪層共鳴トンネリングバリア構造では、Ａ
Ｉ Ａｓ層の格子定数がＩｎＧａＡｓ層の格子定数より
も約り％小さいという眉間の格子不整（歪）のために、
Ａ Ｅ Ａｓ層（バリアＮ）の電気的特性が変化し、伝
導帯のポテンシャルバリアを低くシ、ポテンシャルバリ
ア高さが１．２ｅＶ程度にとどまっている。また、Ｉｎ
ＧａＡｓ層（ウェル層およびバリア層外側の電極層）を
ＩｎＰ層に代えた場合においても、同様にポテンシャル
バリアが低くされてバリア高さが０．９５ｅＶ程度にと
どまっている。
Ａｓ構造（Ａ Ｉ Ａｓがバリア層で、ＧａＡｓがウェ
ル層である）の場合：Ｊｐ＝ ４ ＸＩＯ’ Ａ／＋ａ
Ｊ、 Ｊｐ／Ｊｖ＝ ３．５ｒｎＰ基板でのＩｎｏ、
％ｚ Ａ Ｉｌ （１，４１１ＡＳ／ Ｉｎ０．５ｓＧ
ａｏ、 ａｑＡｓ／ Ｉｎｏ、 ５ｇ Ａ Ｉｔ ０．
４１１ＡＳ構造の場合：Ｊｐ＝ ４．８ ＸＩＯ’
Ａ／ｃｎｌ、 Ｊｐ／Ｊｖ＝ ５．５これらの場合で
はピーク／バレー電流比は小さいが、格子整合の条件を
外した歪層共鳴トンネリングバリア構造のＡｌＡｓ／Ｉ
ｎＧａＡｓ／ ／／！Ａｓ（ＩｎＰ基板）の場合には、
室温にて１４という高いピーク／バレー電流比が得られ
ている。この歪層構造はいわゆる歪超格子構造に属する
ものである。このようにピーク／バレー電流比が高いの
はＡ Ｉ ＡｓとＴｎＧａＡｓとの伝導帯端のとびが太
きく （１，２ｅＶ程度以上）、シたがって高いポテ
ンシャルバリアが形成されるためと思われる。しかしな
がら、この歪層共鳴トンネリングバリア構造では、Ａ
Ｉ Ａｓ層の格子定数がＩｎＧａＡｓ層の格子定数より
も約り％小さいという眉間の格子不整（歪）のために、
Ａ Ｅ Ａｓ層（バリアＮ）の電気的特性が変化し、伝
導帯のポテンシャルバリアを低くシ、ポテンシャルバリ
ア高さが１．２ｅＶ程度にとどまっている。また、Ｉｎ
ＧａＡｓ層（ウェル層およびバリア層外側の電極層）を
ＩｎＰ層に代えた場合においても、同様にポテンシャル
バリアが低くされてバリア高さが０．９５ｅＶ程度にと
どまっている。
本発明の目的は、従来の＾Ｉ Ａｓ ／ ＩｎＧａＡｓ
／＾ＡＡｓ（ＩｎＰ基板）の歪層共鳴トンネリングバリ
ア構造での好特性（特に、室温での高いピーク／バレー
電流比）を達成ないし越えることのできるバリア層を他
の化合物半導体系とした歪層共鳴トンネリングバリア構
造を提供することである。
／＾ＡＡｓ（ＩｎＰ基板）の歪層共鳴トンネリングバリ
ア構造での好特性（特に、室温での高いピーク／バレー
電流比）を達成ないし越えることのできるバリア層を他
の化合物半導体系とした歪層共鳴トンネリングバリア構
造を提供することである。
上述の目的が、少なくとも２つのＩｎ＋□Ａｊ２．Ｓｂ
バリアＪｉ（０≦Ｘ≦１）と、これらバリア層の間に挟
まれたＩｎＰ又はＩｎＧａＡｓウェル層と、バリア層お
よびウェル層の全体をＩＡむ２つのＩｎＰ又はＩｎＧａ
Ａｓ高濃度ドープ層とからなる共鳴トンネリングバリア
構造を有し、バリア層の格子定数がウェル層および高濃
度ドープ層の格子定数よりも大きいことを特徴とする共
鳴トンネリングバリア構造デバイスによって達成される
。
バリアＪｉ（０≦Ｘ≦１）と、これらバリア層の間に挟
まれたＩｎＰ又はＩｎＧａＡｓウェル層と、バリア層お
よびウェル層の全体をＩＡむ２つのＩｎＰ又はＩｎＧａ
Ａｓ高濃度ドープ層とからなる共鳴トンネリングバリア
構造を有し、バリア層の格子定数がウェル層および高濃
度ドープ層の格子定数よりも大きいことを特徴とする共
鳴トンネリングバリア構造デバイスによって達成される
。
本発明に係る共鳴トンネリングバリア構造のバリア層は
Ｉｎ、、＾１−ｘＡｌｘＳｂであって、第５図の■−■
族化合物半導体の組成図における太い実線Ａ上にある。
Ｉｎ、、＾１−ｘＡｌｘＳｂであって、第５図の■−■
族化合物半導体の組成図における太い実線Ａ上にある。
ｘ＝１のときには、バリア層はＡ Ｉ ＳｂでＩｎＡ
Ｉ Ｓｂ線Ａの上端であり、一方、Ｘ＝Ｏのときにはバ
リア層はＩｎＳｂでＩｎＡ Ｉ Ｓｂ線Ａの下端である
。
Ｉ Ｓｂ線Ａの上端であり、一方、Ｘ＝Ｏのときにはバ
リア層はＩｎＳｂでＩｎＡ Ｉ Ｓｂ線Ａの下端である
。
第５図かられかるように、ＩｎＩ−ｘ Ａｌ−ｘＡｌｘ
Ｓｂ （０≦Ｘ≦１）の格子定数はＩｎＰおよびＩｎＰ
基板に格子整合したＩｎｏ、 ｓ＋Ｇａｏ、 ４？ＡＳ
の格子定数よりも大きい。
Ｓｂ （０≦Ｘ≦１）の格子定数はＩｎＰおよびＩｎＰ
基板に格子整合したＩｎｏ、 ｓ＋Ｇａｏ、 ４？ＡＳ
の格子定数よりも大きい。
この点で、従来のバリア層（Ａ Ｉ Ａｓ）の格子定数
がＩｎＰ（Ｉｎｏ、 ５ｓＧａｏ、 ４？ＡＳ）よりも
小さいのと逆である。
がＩｎＰ（Ｉｎｏ、 ５ｓＧａｏ、 ４？ＡＳ）よりも
小さいのと逆である。
本発明では、上述した格子不整のために、へｌｓｂ層と
Ｉｎｏ、 ５ｓＧａｏ、 ａｔＡｓ層との場合で、約５
％の格子不整がＡ Ｉ Ｓｂの伝導帯のポテンシャルバ
リアを高めて、バリア高さが約１．４ｅＶと大きくなる
。また、ＩｎＰ層との場合にも、同様にしてバリア高さ
が約１ 、１５ｅＶと太き（なる。なお、Ａ Ｉ Ｓｂ
は間接遷移型半導体であるために、トンネル電流に間接
バレーが寄与するという問題を有することになるが、こ
の問題を回避するには直接遷移型のＩｎ＋−３ＡＪ、Ｓ
ｂ（ｘ ＜ ０．７２）を用いればよい。この際には、
格子不整がＩｎＡ Ｉ Ｓｂをより間接遷移型にしよう
とする傾向を持つが、これを考慮してもｘ ＝０．３程
度で直接遷移型になる（計算値）。バリア層がＩｎ、、
。
Ｉｎｏ、 ５ｓＧａｏ、 ａｔＡｓ層との場合で、約５
％の格子不整がＡ Ｉ Ｓｂの伝導帯のポテンシャルバ
リアを高めて、バリア高さが約１．４ｅＶと大きくなる
。また、ＩｎＰ層との場合にも、同様にしてバリア高さ
が約１ 、１５ｅＶと太き（なる。なお、Ａ Ｉ Ｓｂ
は間接遷移型半導体であるために、トンネル電流に間接
バレーが寄与するという問題を有することになるが、こ
の問題を回避するには直接遷移型のＩｎ＋−３ＡＪ、Ｓ
ｂ（ｘ ＜ ０．７２）を用いればよい。この際には、
格子不整がＩｎＡ Ｉ Ｓｂをより間接遷移型にしよう
とする傾向を持つが、これを考慮してもｘ ＝０．３程
度で直接遷移型になる（計算値）。バリア層がＩｎ、、
。
Ａ ｌ、、、Ｓｂであれば、バリア高さ（計算値）はＩ
ｎ、、、 ５ｚＧａｏ、 ４？ＡＳ層（ＩｎＰ層に対し
てバリア高さ （計算値）は１．ＯｅＶ程度（０，７５
ｅＶ程度）である。
ｎ、、、 ５ｚＧａｏ、 ４？ＡＳ層（ＩｎＰ層に対し
てバリア高さ （計算値）は１．ＯｅＶ程度（０，７５
ｅＶ程度）である。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施態様例によ
って本発明を説明する。
って本発明を説明する。
第１図に本発明に係る共鳴トンネリングバリア構造を有
するダイオードの概略断面図を示す。
するダイオードの概略断面図を示す。
このダイオードでは、ＩｎＰ基板１上に、ＩｎＰとは格
子整合しないＩｎ１−、 Ａｌ、 Ｓｂ （０≦Ｘ≦１
）バリア層２、３と、ＩｎＰと格子整合したＩｎｏ、５
３Ｇａｏ、 、Ａｓ又はＩｎＰのウェル層４と、ウェル
層４を中にしてバリア層２、３を外側からＪＡむＩｎ６
．５ｓＧａ６．ａｔ八へ又はＩｎＰの高濃度ドープ層５
．６とからなる歪層共鳴トンネリングバリア構造が形成
されている。さらに、高濃度ドープ層５，６がらバリア
層２．３への不純物拡散を防止するためにノンドープの
Ｉｎａ、 ５ｘＧａｏ、 ４ｇＡ３又はＩｎＰのスペー
サ層５ａ 、６ａが設けられ、また、電極金属７．８と
のオーミックコンタクトのためにさらに高濃度ドープし
たＩｎｏ、 ｓ＋Ｇａｏ、 ４７ＡＳ又はＩｎＰのコン
タクト層９．１０が設けられている。ＩｎＰ基板１上に
エピタキシャル成長で（例えば、ＭＢＥ法によって）順
に、コンタクト層９、高濃度ドープ層５、ノンＦ −７
”スペーサ層５ａ、バリア層２、ウェル層４、バリア層
３、ノンドープスペーサ層６ ａ ％高濃度ドープ層６
、コンタクト層１０が形成されている。
子整合しないＩｎ１−、 Ａｌ、 Ｓｂ （０≦Ｘ≦１
）バリア層２、３と、ＩｎＰと格子整合したＩｎｏ、５
３Ｇａｏ、 、Ａｓ又はＩｎＰのウェル層４と、ウェル
層４を中にしてバリア層２、３を外側からＪＡむＩｎ６
．５ｓＧａ６．ａｔ八へ又はＩｎＰの高濃度ドープ層５
．６とからなる歪層共鳴トンネリングバリア構造が形成
されている。さらに、高濃度ドープ層５，６がらバリア
層２．３への不純物拡散を防止するためにノンドープの
Ｉｎａ、 ５ｘＧａｏ、 ４ｇＡ３又はＩｎＰのスペー
サ層５ａ 、６ａが設けられ、また、電極金属７．８と
のオーミックコンタクトのためにさらに高濃度ドープし
たＩｎｏ、 ｓ＋Ｇａｏ、 ４７ＡＳ又はＩｎＰのコン
タクト層９．１０が設けられている。ＩｎＰ基板１上に
エピタキシャル成長で（例えば、ＭＢＥ法によって）順
に、コンタクト層９、高濃度ドープ層５、ノンＦ −７
”スペーサ層５ａ、バリア層２、ウェル層４、バリア層
３、ノンドープスペーサ層６ ａ ％高濃度ドープ層６
、コンタクト層１０が形成されている。
第１図に示すように、選択エツチングによってコンタク
ト層９を表出させ、表出面が５ｉ０２などの保護膜１１
で覆われている。そして、保護膜１１に形成されたコン
タクトホールを電極金属７．８で埋めるようにコンタク
ト層９．１０に接続した電極が形成されている。
ト層９を表出させ、表出面が５ｉ０２などの保護膜１１
で覆われている。そして、保護膜１１に形成されたコン
タクトホールを電極金属７．８で埋めるようにコンタク
ト層９．１０に接続した電極が形成されている。
第１図の共鳴トンネリングバリア構造ダイオードにおい
て、共鳴トンネリングバリア構造の無バイアス（電極８
．９間に電圧を印加しない）ときのバンド概念図を第２
図に示す。ウェル層４の量子井戸を両側のバリア層２．
３の２重障壁で挟んでいるわけである。
て、共鳴トンネリングバリア構造の無バイアス（電極８
．９間に電圧を印加しない）ときのバンド概念図を第２
図に示す。ウェル層４の量子井戸を両側のバリア層２．
３の２重障壁で挟んでいるわけである。
電極８．９間に電圧を印加してその値を大きくしてゆ（
と、第３図に示すような電流−電圧特性（微分負性抵抗
特性）が得られる。第３図において、点Ｅがピーク電流
値であり、このときのピーク電流密度をＪｐとしそして
印加電圧をピーク電圧Ｖｐとする。また、点Ｆがバレー
電流値であり、このときのバレー電流密度をＪｖとしそ
して印加電圧をバレー電圧とする。ピーク電流時のバイ
アス条件でのバンド概念図を第４図（ａ）に示し、バレ
ー電流時のバイアス条件でのバンド概念図を第４図（ｂ
）に示す。
と、第３図に示すような電流−電圧特性（微分負性抵抗
特性）が得られる。第３図において、点Ｅがピーク電流
値であり、このときのピーク電流密度をＪｐとしそして
印加電圧をピーク電圧Ｖｐとする。また、点Ｆがバレー
電流値であり、このときのバレー電流密度をＪｖとしそ
して印加電圧をバレー電圧とする。ピーク電流時のバイ
アス条件でのバンド概念図を第４図（ａ）に示し、バレ
ー電流時のバイアス条件でのバンド概念図を第４図（ｂ
）に示す。
炭土
第１図に示した構造の共鳴トンネリングバリア構造ダイ
オードを下記条件で構成した。
オードを下記条件で構成した。
ＩｎＰ基板（１）−ｎ”型、（１００）面、約５００趨
厚さ コンタクト層（９） ＝・ｎ” Ｉｎｏ、５３Ｇａｏ、
４ｔＡｓ、０．３声厚さ Ｓｉ ドープ、２×１０１０ｌ９弓 高濃度ドープ層（５） −ｎ ” Ｉｎｏ、 ５３Ｇａ
ｏ、 ４？ＡＳ％０．２−厚さ Ｓｉ ドープ、’ ×１０”ｅｌｌ−”スペーサ層（
５ａ）・・・ノンドープＩｎｎ、 ５ｓＧａｏ、 ４？
ＡＳ％１５人厚さ バリア層（２）・・・ノンドープＡｊ！Ｓｂ、２３人厚
さウェル層（４）・・・ノンドープＩｎｏ、 ５ｓＧａ
ｏ、 ａ、Ａｓｚ４４人厚さ バリア層（３）・・・ノンドープＡ Ｉ Ｓｂ、２３人
厚さスペーサ層（６ａ）”・ノンドープＩｒ＋＋、 ５
ｓＧａｏ、 ４？ＡＳ、１５人厚さ 高濃度ドープ層（６） ＝ ｎ ” Ｉｎｏ、 ５ｉＧ
ａｏ、 ａｑＡｓ、０、 Ｉ ＩＭ厚さ Ｓｉ ドープ、１×１０１１１０−３コンタクト層（
１０） −ｎ ” Ｉｎｎ、 ５３Ｇａｏ、 ４Ｊｓ。
厚さ コンタクト層（９） ＝・ｎ” Ｉｎｏ、５３Ｇａｏ、
４ｔＡｓ、０．３声厚さ Ｓｉ ドープ、２×１０１０ｌ９弓 高濃度ドープ層（５） −ｎ ” Ｉｎｏ、 ５３Ｇａ
ｏ、 ４？ＡＳ％０．２−厚さ Ｓｉ ドープ、’ ×１０”ｅｌｌ−”スペーサ層（
５ａ）・・・ノンドープＩｎｎ、 ５ｓＧａｏ、 ４？
ＡＳ％１５人厚さ バリア層（２）・・・ノンドープＡｊ！Ｓｂ、２３人厚
さウェル層（４）・・・ノンドープＩｎｏ、 ５ｓＧａ
ｏ、 ａ、Ａｓｚ４４人厚さ バリア層（３）・・・ノンドープＡ Ｉ Ｓｂ、２３人
厚さスペーサ層（６ａ）”・ノンドープＩｒ＋＋、 ５
ｓＧａｏ、 ４？ＡＳ、１５人厚さ 高濃度ドープ層（６） ＝ ｎ ” Ｉｎｏ、 ５ｉＧ
ａｏ、 ａｑＡｓ、０、 Ｉ ＩＭ厚さ Ｓｉ ドープ、１×１０１１１０−３コンタクト層（
１０） −ｎ ” Ｉｎｎ、 ５３Ｇａｏ、 ４Ｊｓ。
０．１−厚さ
Ｓｉ ドープ、２Ｘ１０１９０弓
電Ｐｉ （７、８） −Ａｕ 、０．４．ｎ厚さ保護膜
（１１）−５ｉｎ２．０．３ ｔｎｓ厚さこの例１では
ウェル層４、高濃度ドープ層５゜６およびコンタクト層
９．１０をＩｎＰと格子整合したＩｎｏ、 ５３Ｇａｏ
、 ａｔ八へとして、バリア層２、３をＩｎ＋−Ｘ Ａ
Ｉ Ｘ Ｓｂ （０≦Ｘ≦１）のうちでバリア高が最
も高いＡｌＳｂとした。
（１１）−５ｉｎ２．０．３ ｔｎｓ厚さこの例１では
ウェル層４、高濃度ドープ層５゜６およびコンタクト層
９．１０をＩｎＰと格子整合したＩｎｏ、 ５３Ｇａｏ
、 ａｔ八へとして、バリア層２、３をＩｎ＋−Ｘ Ａ
Ｉ Ｘ Ｓｂ （０≦Ｘ≦１）のうちでバリア高が最
も高いＡｌＳｂとした。
この歪層共鳴トンネリングバリア構造ダイオードの室温
におけるピーク／バレー電流比Ｊｐ／Ｊｖは１０以上で
あった。
におけるピーク／バレー電流比Ｊｐ／Ｊｖは１０以上で
あった。
■１
第１図に示した構造の共鳴トンネリングバリア構造ダイ
オードを例１と同様な下記条件で構成した。なお、例２
が例１と異なるのは、ウェル層、高濃度ドープ層および
コンタクト層をＩｎｏ、 ５ｚＧａｏ、 ４？ＡＳでな
（ＩｎＰとしたことにある。
オードを例１と同様な下記条件で構成した。なお、例２
が例１と異なるのは、ウェル層、高濃度ドープ層および
コンタクト層をＩｎｏ、 ５ｚＧａｏ、 ４？ＡＳでな
（ＩｎＰとしたことにある。
ＩｎＰ基板（１）・・・ｎ”型、（１００）面、約５０
０−厚さ コンタクト層（９） ・−・ｎ” ＩｎＰ ％ ０．３
ｔｔｍ厚さＳｉ ドープ、２ ×１ＱＩ９ｃＩｌ弓高
湯度ドープ層（５）・・・ノンドープＩｎＰ、０．２−
厚さ Ｓｉ ドープ、Ｉ ＸＩＯ”ｅｌｍ−’スペーサ層（５
ａ）−ノンドープＩｎＰ 、 １５人厚さ バリア層（２）・・・ノンドープＡＪＳｂ、２３人厚さ
ウェル層（４）・・・ノンドープＩｎＰ 、４４人厚さ
バリア層（３）・・・ノンドープＡ ｊ２ Ｓｂ、２３
人厚さスペーサ層（６ａ）・・・ノンドープＩｎＰ 、
１５人厚さ 高濃度ドープ層（６）・・・ｎ” ＩｎＰ 、 ０．１
−厚さＳｉ ドープ、Ｉ ＸＩＯ”ａｍ−”コンタク
ト層（１０）・・・ｎ″ＩｎＰ 、Ｏ，１声厚さＳｉ
ドープ、２Ｘ１０１９ｃｍ−３電極（７、８） −Ａ
ｕ 、０．４−厚さ保護膜（１１）・・・ＳｉＯ□、０
．３趨厚さこの歪層共鳴トンネリングバリア構造ダイオ
ードの室温におけるピーク／バレー電流比Ｊｐ／Ｊｖは
１０以上であった。
０−厚さ コンタクト層（９） ・−・ｎ” ＩｎＰ ％ ０．３
ｔｔｍ厚さＳｉ ドープ、２ ×１ＱＩ９ｃＩｌ弓高
湯度ドープ層（５）・・・ノンドープＩｎＰ、０．２−
厚さ Ｓｉ ドープ、Ｉ ＸＩＯ”ｅｌｍ−’スペーサ層（５
ａ）−ノンドープＩｎＰ 、 １５人厚さ バリア層（２）・・・ノンドープＡＪＳｂ、２３人厚さ
ウェル層（４）・・・ノンドープＩｎＰ 、４４人厚さ
バリア層（３）・・・ノンドープＡ ｊ２ Ｓｂ、２３
人厚さスペーサ層（６ａ）・・・ノンドープＩｎＰ 、
１５人厚さ 高濃度ドープ層（６）・・・ｎ” ＩｎＰ 、 ０．１
−厚さＳｉ ドープ、Ｉ ＸＩＯ”ａｍ−”コンタク
ト層（１０）・・・ｎ″ＩｎＰ 、Ｏ，１声厚さＳｉ
ドープ、２Ｘ１０１９ｃｍ−３電極（７、８） −Ａ
ｕ 、０．４−厚さ保護膜（１１）・・・ＳｉＯ□、０
．３趨厚さこの歪層共鳴トンネリングバリア構造ダイオ
ードの室温におけるピーク／バレー電流比Ｊｐ／Ｊｖは
１０以上であった。
例１でのＩｎＧａＡｓの代りにＩｎＰを採用することに
よって例２のダイオードではＡｓを含まないので、製造
工程で有害なＡｓおよびＡｓ化合物を取り扱う危険性か
ら解放される利点がある。
よって例２のダイオードではＡｓを含まないので、製造
工程で有害なＡｓおよびＡｓ化合物を取り扱う危険性か
ら解放される利点がある。
本発明によれば、例１および例２のようにＩｎＰ基板上
に形成した歪層共鳴トンネリングバリア構造でもって室
温で１０以上のピーク／バレー電流比が得られ、これは
従来の格子整合タイプのものの２倍という大きな値で、
従来の歪層共鳴トンネリングバリア構造のと同等もしく
はそれ以上である。このように微分負性抵抗特性の良い
共鳴トンネリングバリア構造であって、ダイオードの他
にホットエレクトロントランジスタのエミッターベース
間に適用して共鳴トンネリングホットエレクトロントラ
ンジスタ（ＲＨＥＴ） とすることができる。
に形成した歪層共鳴トンネリングバリア構造でもって室
温で１０以上のピーク／バレー電流比が得られ、これは
従来の格子整合タイプのものの２倍という大きな値で、
従来の歪層共鳴トンネリングバリア構造のと同等もしく
はそれ以上である。このように微分負性抵抗特性の良い
共鳴トンネリングバリア構造であって、ダイオードの他
にホットエレクトロントランジスタのエミッターベース
間に適用して共鳴トンネリングホットエレクトロントラ
ンジスタ（ＲＨＥＴ） とすることができる。
第１図は本発明に係る（歪層）共鳴トンネリングバリア
構造のダイオードの概略断面図であり、第２図は第１図
に示した（歪層）共鳴トンネリングバリア構造での無バ
イアス時のバンド概念図であり、 第３図は第１図のダイオードの電流・電圧特性図であり
、 第４図（ａ）はピーク電流時のバンド概念図であり、 第４図（ｂ）はバレー電流時のバンド概念図であり、 第５図はｍ−ｖ族化合物半導体の組成図である。 １＝ｉｎＰ基板、 ２ 、３ ・・・バリア層（Ｉｎ
Ａ ｊ２ Ｓｂ）、４・・・ウェル層（ＩｎＧａＡｓ又
はＩｎＰ）、５ 、６−・・高濃度ドープ層（ＩｎＧａ
Ａｓ又はＩｎＰ）、７．８・・・電極、 １１・・・
保護膜。 本発明の共鳴トンネリングバリア構造デバイスの断面図
２．３・・・バリア層（ＩｎＡｔＳｂ）１１・・・保護
膜 無バイアス時のバンド概念図 第２図 電圧 電流・電圧特性図 第３図
構造のダイオードの概略断面図であり、第２図は第１図
に示した（歪層）共鳴トンネリングバリア構造での無バ
イアス時のバンド概念図であり、 第３図は第１図のダイオードの電流・電圧特性図であり
、 第４図（ａ）はピーク電流時のバンド概念図であり、 第４図（ｂ）はバレー電流時のバンド概念図であり、 第５図はｍ−ｖ族化合物半導体の組成図である。 １＝ｉｎＰ基板、 ２ 、３ ・・・バリア層（Ｉｎ
Ａ ｊ２ Ｓｂ）、４・・・ウェル層（ＩｎＧａＡｓ又
はＩｎＰ）、５ 、６−・・高濃度ドープ層（ＩｎＧａ
Ａｓ又はＩｎＰ）、７．８・・・電極、 １１・・・
保護膜。 本発明の共鳴トンネリングバリア構造デバイスの断面図
２．３・・・バリア層（ＩｎＡｔＳｂ）１１・・・保護
膜 無バイアス時のバンド概念図 第２図 電圧 電流・電圧特性図 第３図
Claims (1)
- １、少なくとも２つのＩｎ＿１＿−＿ｘＡｌ＿ｘＳｂバ
リア層（０≦ｘ≦１）（２、３）と、これらバリア層の
間に挟まれたＩｎＰ又はＩｎＧａＡｓウェル層（４）と
、前記バリア層（２、３）およびウェル層（４）の全体
を挟む２つのＩｎＰ又はＩｎＧａＡｓ高濃度ドープ層（
５、６）とからなる共鳴トンネリングバリア構造を有し
、前記バリア層（２、３）の格子定数が前記ウェル層（
４）および高濃度ドープ層（５、６）の格子定数よりも
大きいことを特徴とする共鳴トンネリングバリア構造デ
バイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28205487A JPH01124268A (ja) | 1987-11-10 | 1987-11-10 | 共鳴トンネリングバリア構造デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28205487A JPH01124268A (ja) | 1987-11-10 | 1987-11-10 | 共鳴トンネリングバリア構造デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01124268A true JPH01124268A (ja) | 1989-05-17 |
Family
ID=17647559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28205487A Pending JPH01124268A (ja) | 1987-11-10 | 1987-11-10 | 共鳴トンネリングバリア構造デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01124268A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0593758U (ja) * | 1992-04-24 | 1993-12-21 | カン ウ ナム | 小直径長棒素材の総型研削装置 |
| JPH077165A (ja) * | 1993-03-22 | 1995-01-10 | Hughes Aircraft Co | 電流制御共振トンネル装置 |
| US5981969A (en) * | 1992-09-30 | 1999-11-09 | Texas Instruments Incorporated | Multiple peak resonant tunneling diode |
| JP2016152391A (ja) * | 2015-02-19 | 2016-08-22 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 化合物半導体積層体及び化合物半導体積層体の製造方法 |
-
1987
- 1987-11-10 JP JP28205487A patent/JPH01124268A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0593758U (ja) * | 1992-04-24 | 1993-12-21 | カン ウ ナム | 小直径長棒素材の総型研削装置 |
| US5981969A (en) * | 1992-09-30 | 1999-11-09 | Texas Instruments Incorporated | Multiple peak resonant tunneling diode |
| JPH077165A (ja) * | 1993-03-22 | 1995-01-10 | Hughes Aircraft Co | 電流制御共振トンネル装置 |
| JP2016152391A (ja) * | 2015-02-19 | 2016-08-22 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 化合物半導体積層体及び化合物半導体積層体の製造方法 |
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