JPH0193166A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH0193166A JPH0193166A JP62249113A JP24911387A JPH0193166A JP H0193166 A JPH0193166 A JP H0193166A JP 62249113 A JP62249113 A JP 62249113A JP 24911387 A JP24911387 A JP 24911387A JP H0193166 A JPH0193166 A JP H0193166A
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- gaas
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/60—Impurity distributions or concentrations
- H10D62/605—Planar doped, e.g. atomic-plane doped or delta-doped
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D48/00—Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
- H10D48/30—Devices controlled by electric currents or voltages
- H10D48/32—Devices 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
- H10D48/36—Unipolar devices
- H10D48/362—Unipolar 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]
Landscapes
- 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。
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〕
半導体に不純物を多量ドーピングするとバンド構造が影
響を受ける。プレーナドーピング（ＰＤ）と呼ばれる２
次元的局所ドーピングによって半導法（ＭＢＥ法）によ
りエミッタバリアとして量子井戸を、コレクタバリアと
して一つのポテンシャルバリアが形成された。
響を受ける。プレーナドーピング（ＰＤ）と呼ばれる２
次元的局所ドーピングによって半導法（ＭＢＥ法）によ
りエミッタバリアとして量子井戸を、コレクタバリアと
して一つのポテンシャルバリアが形成された。
本発明のＲＨＥＴは、 ＡｌＧａＡｓを用いることなく
ＧａＡｓだけによる多層構成であり、良好な素子特性が
得られまた製造プロセスが単純化される。
ＧａＡｓだけによる多層構成であり、良好な素子特性が
得られまた製造プロセスが単純化される。
本発明は共鳴トンネリングホットエレクトロントランジ
スタ（ＲＨＥＴ）構造に関する。
スタ（ＲＨＥＴ）構造に関する。
ＲＨＥＴは最近に超格子構造を応用して生まれた新しい
デバイスである。該デバイス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、記憶などの機能を持つ
どとができる。
デバイスである。該デバイス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、記憶などの機能を持つ
どとができる。
更にまた最少数のデバイスによりＬＳＩを構成する回路
機−を実現できるものとして期待されている。
機−を実現できるものとして期待されている。
ＲＨＥＴは現在まだ研究開発途上にあり、結晶材料、素
子構造５回路設計の研究が活発に進められている （従来の技術〕 ＲＨＥＴは従来必ず化合物半導体のへテロ接合を有し、
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ 、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
などはその例である。第３図は従来のＲＨＥＴの構
造を示したものである。本例においては、半絶縁性Ｇａ
Ａｓ基板（Ｓ、１． ＧａＡｓ）の上に例えば２ＭｂＥ
法により順次ｎ”−ＧａＡｓコレクタ層１１． ＡｌＧ
ａＡｓバリア層１２．ｎ−ＧａＡｓベース層１３を形成
し、更にＡｌＧａＡｓ層１４゜ＧａＡｓＷ！ｉ １５＋
ＡｌＧａＡｓ層１６の量子井戸層とｎ” ＧａＡｓエ
ミッタ層１７を形成する。
子構造５回路設計の研究が活発に進められている （従来の技術〕 ＲＨＥＴは従来必ず化合物半導体のへテロ接合を有し、
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ 、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
などはその例である。第３図は従来のＲＨＥＴの構
造を示したものである。本例においては、半絶縁性Ｇａ
Ａｓ基板（Ｓ、１． ＧａＡｓ）の上に例えば２ＭｂＥ
法により順次ｎ”−ＧａＡｓコレクタ層１１． ＡｌＧ
ａＡｓバリア層１２．ｎ−ＧａＡｓベース層１３を形成
し、更にＡｌＧａＡｓ層１４゜ＧａＡｓＷ！ｉ １５＋
ＡｌＧａＡｓ層１６の量子井戸層とｎ” ＧａＡｓエ
ミッタ層１７を形成する。
上記各層の諸元は例えば次の通りである。
図番 エピタキシャル 濃度 厚さ層、
（Ｃｍ””） （人）１１
ｎ＋ −ＧａＡ’ｓ ５ｘｌ
Ｏ” ３０００１２ Ａｌｘ Ｇａ１−ｘＡ
ｓ（ｘ＝０．２） ノンドープ ２０００１３
ｎ” −ＧａＡｓ １ｘｌＯ” ５０
０１４ ＡｌｘＧａ、−ｘＡｓ（ｘ＝０．３） ノ
ンドープ ５０１５ ＧａＡｓ ノ
ンドープ ５０１６ ＡｌＧａＡｓ■Ａｓ（ｘ＝０．
３） ノンドープ ５０１７ ｎ”−Ｇａ
Ａｓ ５ｘｌＯ” ２０００１部５０ エミッタ１７． ベース１３．コレクタ１１各層には金
・ゲルマニウム／金（ＡｕＧｅ／Ａｕ）電極が取り付け
られる。
（Ｃｍ””） （人）１１
ｎ＋ −ＧａＡ’ｓ ５ｘｌ
Ｏ” ３０００１２ Ａｌｘ Ｇａ１−ｘＡ
ｓ（ｘ＝０．２） ノンドープ ２０００１３
ｎ” −ＧａＡｓ １ｘｌＯ” ５０
０１４ ＡｌｘＧａ、−ｘＡｓ（ｘ＝０．３） ノ
ンドープ ５０１５ ＧａＡｓ ノ
ンドープ ５０１６ ＡｌＧａＡｓ■Ａｓ（ｘ＝０．
３） ノンドープ ５０１７ ｎ”−Ｇａ
Ａｓ ５ｘｌＯ” ２０００１部５０ エミッタ１７． ベース１３．コレクタ１１各層には金
・ゲルマニウム／金（ＡｕＧｅ／Ａｕ）電極が取り付け
られる。
従来例からも明らかなように、ＲＨＥＴはＧａＡｓとＡ
ｌＧａＡｓとのへテロ接合により構成される。従ってデ
バイスプロセス及びエピタキシャル成長プロセスはヘテ
ロ接合を含まない例えばＧａＡｓのみからなるプロセス
に比較して一般に複雑にならざるを得ない。
ｌＧａＡｓとのへテロ接合により構成される。従ってデ
バイスプロセス及びエピタキシャル成長プロセスはヘテ
ロ接合を含まない例えばＧａＡｓのみからなるプロセス
に比較して一般に複雑にならざるを得ない。
このような問題点は、半絶縁性基板上にｎ型ガリ′ウム
砒素（ＧａＡｓ）からなるコレクタ層、ベリリウム（Ｂ
ｅ）がプレーナドープされたガリウム砒素からなるコレ
クタバリア層、ｎ型ガリウム砒素からなるベース層、ベ
リリウムがプレーナドープされたガリウム砒素からなる
第１の量子井戸バリア層、ガリウム砒素からなる量子井
戸ウェル層、ベリリウムがプレーナドープされたガリウ
ム砒素からなる第２の量子井戸バリア層、ｎ型ガリウム
砒素からなるエミッタ層が形成され、該第１の量子井戸
バリア層と量子井戸ウェル層と第２の量子井戸バリア層
が共鳴・トンネリングバリア構成となることを特徴とす
るＲ）（ＥＴによって解決される。
砒素（ＧａＡｓ）からなるコレクタ層、ベリリウム（Ｂ
ｅ）がプレーナドープされたガリウム砒素からなるコレ
クタバリア層、ｎ型ガリウム砒素からなるベース層、ベ
リリウムがプレーナドープされたガリウム砒素からなる
第１の量子井戸バリア層、ガリウム砒素からなる量子井
戸ウェル層、ベリリウムがプレーナドープされたガリウ
ム砒素からなる第２の量子井戸バリア層、ｎ型ガリウム
砒素からなるエミッタ層が形成され、該第１の量子井戸
バリア層と量子井戸ウェル層と第２の量子井戸バリア層
が共鳴・トンネリングバリア構成となることを特徴とす
るＲ）（ＥＴによって解決される。
第２図は本発明によるプレーナドープＲＨＥＴのバンド
構造図で特に伝導帯底（Ｅｃ）を示したものである。
構造図で特に伝導帯底（Ｅｃ）を示したものである。
プレーナドーピングと呼ばれるものは、ＭＢＥ法におい
てエピタキシャル成長を一時停止させ。
てエピタキシャル成長を一時停止させ。
その状態でドーパントのみを供給しその後再び成長を開
始する手法である。ＧａＡｓＭ Ｂ Ｅの場合を例にと
れば、 Ｇａビームの供給中断により成長を中断し、＾
Ｓ雰囲気のもとてｎ型ドーパントとしてはシリコン（Ｓ
ｉ）、ｐ型ドーパントとしてはベリリウム（Ｂｅ）を供
給する。その後成長を再開する。
始する手法である。ＧａＡｓＭ Ｂ Ｅの場合を例にと
れば、 Ｇａビームの供給中断により成長を中断し、＾
Ｓ雰囲気のもとてｎ型ドーパントとしてはシリコン（Ｓ
ｉ）、ｐ型ドーパントとしてはベリリウム（Ｂｅ）を供
給する。その後成長を再開する。
ＧａＡｓへのプレーナドーピングではドーパントの拡散
は４０人以内に抑制され９面濃度は最高５ｘｌＯｌ２ｃ
ｍ””まで可能である。
は４０人以内に抑制され９面濃度は最高５ｘｌＯｌ２ｃ
ｍ””まで可能である。
ｎ型ＧａＡｓ？、：Ｂｅをプレーナドーピングすると伝
導帯底（Ｅｃ）に０．４ｅＶ程度の突起が生じこれがポ
テンシャルバリアとなる。エミッタに二つのバリアで量
子井戸を形成して第一共鳴準位（Ｅ、）を０．２ｅＶ程
度に設定することができる。このようにコレクタに一つ
のバリアを、エミッタに一つの量子井戸を形成すれば、
プレーナドープＲＨＥＴ構造が出来上がる。
導帯底（Ｅｃ）に０．４ｅＶ程度の突起が生じこれがポ
テンシャルバリアとなる。エミッタに二つのバリアで量
子井戸を形成して第一共鳴準位（Ｅ、）を０．２ｅＶ程
度に設定することができる。このようにコレクタに一つ
のバリアを、エミッタに一つの量子井戸を形成すれば、
プレーナドープＲＨＥＴ構造が出来上がる。
本発明における素子特性上の大きい改良はベース抵抗の
低減である。従来例は第３図に示されるようにベース電
極は、共鳴トンネリングバリア１４、１５．ｉ６上のｎ
型ＧａＡｓ層１７を約５０人残してこの上に形成される
。実験の結果によれば、金・ゲルマニウム／金（２００
人／２８００人）の金属膜を、厚さが３０人のノンドー
プ゛ＡｌＧａＡｓと同じく厚さが３０人のノンドープＧ
ａＡｓに蒸着して、４５０℃において１分間熱処理を行
った場合のコンタクト抵抗率は、前者が約２．０ｘ１０
−５ΩＣ１１１２に対して後者は２．０ｘｌＯ−’Ωｃ
ｆｆＩ２である。この結果からもわかるようにＧａＡｓ
のみによって構成される本発明によるＲ ＨＥ Ｔのベ
ース抵抗は従来例に比較して１桁低減される。
低減である。従来例は第３図に示されるようにベース電
極は、共鳴トンネリングバリア１４、１５．ｉ６上のｎ
型ＧａＡｓ層１７を約５０人残してこの上に形成される
。実験の結果によれば、金・ゲルマニウム／金（２００
人／２８００人）の金属膜を、厚さが３０人のノンドー
プ゛ＡｌＧａＡｓと同じく厚さが３０人のノンドープＧ
ａＡｓに蒸着して、４５０℃において１分間熱処理を行
った場合のコンタクト抵抗率は、前者が約２．０ｘ１０
−５ΩＣ１１１２に対して後者は２．０ｘｌＯ−’Ωｃ
ｆｆＩ２である。この結果からもわかるようにＧａＡｓ
のみによって構成される本発明によるＲ ＨＥ Ｔのベ
ース抵抗は従来例に比較して１桁低減される。
第１図は本発明によるプレーナドープＲＨＥＴの断面構
造模式図である。
造模式図である。
半絶縁性ＧａＡｓ基板（５，１，ＧａＡｓ）の上にＭＢ
Ｅ法によりまずｎ”−ＧａＡｓコレクタ層１を成長させ
。
Ｅ法によりまずｎ”−ＧａＡｓコレクタ層１を成長させ
。
次ぎにノンドープＧａＡｓＮを１５００人だけさせた後
に、 ＢｅをプレーナドープしてまたノンドープＧａＡ
ｓを５００人成長させてコレクタバリア層２を形成する
。次いでｎ”−ＧａＡｓベース層３を成長させて後量子
井戸層４，５．６を形成する。即ちＧａＡｓバリア層４
．６はいずれも厚さが１００人で、半分の厚さの位置に
おいてＢｅプレーナドープされている。ノンドープＧａ
Ａｓ層５は厚さが１００ 人のウェル層である。
に、 ＢｅをプレーナドープしてまたノンドープＧａＡ
ｓを５００人成長させてコレクタバリア層２を形成する
。次いでｎ”−ＧａＡｓベース層３を成長させて後量子
井戸層４，５．６を形成する。即ちＧａＡｓバリア層４
．６はいずれも厚さが１００人で、半分の厚さの位置に
おいてＢｅプレーナドープされている。ノンドープＧａ
Ａｓ層５は厚さが１００ 人のウェル層である。
最後にｎ”−ＧａＡｓエミフタ層７を成長させてエピタ
キシャル層構造が完成される。
キシャル層構造が完成される。
図中、プレーナドープ面の位置を点線によって示した。
エミッタ層７．ベースＮ３．コレクタ層１にはいずれも
金・ゲルマニウム（２００人）／金（３０００人） （
ＡｕＧｅ上記各エピタキシャル層の主要諸元をまとめて
次に示す。
金・ゲルマニウム（２００人）／金（３０００人） （
ＡｕＧｅ上記各エピタキシャル層の主要諸元をまとめて
次に示す。
図番 エピタキシャル 濃度 厚さＪｉ
（ｃｍ−’） （人）１ ｎ ” −
ＧａＡｓ ５ｘｌＯ” ３０００２
ＧａＡｓ ノンドープ １５００ＰＤ ：Ｂｅ
１ｘｌＯ”ｃｍ−２ ＧａＡｓ ノンドープ ５００ ３ ｎ ” −ＧａＡｓ １ｘｌＯ”
５００４ ＧａＡｓ ノンドープ
５０ＰＤ ；Ｂｅ １ｘｌＯｌ２ｃｍ−２ＧａＡｓ
ノンドープ ５０ ５ ＧａＡｓ ノンドープ １００５
ＧａＡｓ ノンドープ ５０ＰＤ
二Ｂｅ １ｘｌＯ”ｃｍ−２ＧａＡｓ ノンドー
プ ５０ 〔発明の効果〕 従来のＲＨＥ Ｔには必ず化合物半導体のへ手口接合が
含まれる。このために該素子製造におけるエピタキシャ
ル成長工程、デバイスプロセス工程が複雑にならざるを
得ない。
（ｃｍ−’） （人）１ ｎ ” −
ＧａＡｓ ５ｘｌＯ” ３０００２
ＧａＡｓ ノンドープ １５００ＰＤ ：Ｂｅ
１ｘｌＯ”ｃｍ−２ ＧａＡｓ ノンドープ ５００ ３ ｎ ” −ＧａＡｓ １ｘｌＯ”
５００４ ＧａＡｓ ノンドープ
５０ＰＤ ；Ｂｅ １ｘｌＯｌ２ｃｍ−２ＧａＡｓ
ノンドープ ５０ ５ ＧａＡｓ ノンドープ １００５
ＧａＡｓ ノンドープ ５０ＰＤ
二Ｂｅ １ｘｌＯ”ｃｍ−２ＧａＡｓ ノンドー
プ ５０ 〔発明の効果〕 従来のＲＨＥ Ｔには必ず化合物半導体のへ手口接合が
含まれる。このために該素子製造におけるエピタキシャ
ル成長工程、デバイスプロセス工程が複雑にならざるを
得ない。
本発明によるＲＨＥＴはへテロ接合を一切利用せずホモ
接合のみで構成される故に、従来の素子製造工程は簡素
化され、従って該素子の低コスト化にも寄与するところ
大である。
接合のみで構成される故に、従来の素子製造工程は簡素
化され、従って該素子の低コスト化にも寄与するところ
大である。
また素子のベース抵抗については、 ／１ＩＧａＡｓを
全く含まない本発明のＲＨＥＴでは従来のＲＨＥ Ｔに
比べて１０分の１に低減された。これは高速素子として
のＲＨＥＴ開発における進歩である。
全く含まない本発明のＲＨＥＴでは従来のＲＨＥ Ｔに
比べて１０分の１に低減された。これは高速素子として
のＲＨＥＴ開発における進歩である。
第１図は本発明によるプレーナドープＲＨＥ ｉ’の断
面構造模式図。 第２図は本発明によるプレーナドープＲＨＥ Ｔのエネ
ルギバンド構造図。 第３図は従来のＲＨＥ Ｔの断面構造模式図である。 図において。 １はｎ”−ＧａＡｓコレクタ層。 ２はＧａＡｓコレクタバリア層。 ３はｎ”−ＧａＡｓベース層。 ４．５．６はＧａＡｓ量子井戸層。 ７はｎ”−ＧａＡｓエミッタ層 である。 特許出願人 工業技術院長 飯塚幸三 １ Ｎ６ａＡｓコしりｌ７ｉｉ ２ （ｍＡｓ：ＩＬりｌ７ｔＺす７層３ Ｎ６
ａＡ５ 、（−７厘 ４ ｑａＡｓ 署し了杵戸ｌ；す？眉５ Ｇｒａ
ｋ ｔ−）好”＋ｚｃＪｉ６ ｆｆ１ａＡｓ
Ｉ）ｔＦｐ＋ｒ’Ｊ？眉７ ｌσ’（ｒａＡ５ 工
、ミ、リタ屈ａ症すイし一作一っ０面 本雄朔によるＲ１−１１ｍ丁断面構造、膿太・匣第 １
１！１ 木襲Ａ嘱ｔてＪろＲ）−１εＴＬネルへ゛／Ｓ’シμ゛
横！Ｌ条 ２ ＠ 従粟のｉ＋ｑＴり新１構亀膿式′圀 第 ろ ■
面構造模式図。 第２図は本発明によるプレーナドープＲＨＥ Ｔのエネ
ルギバンド構造図。 第３図は従来のＲＨＥ Ｔの断面構造模式図である。 図において。 １はｎ”−ＧａＡｓコレクタ層。 ２はＧａＡｓコレクタバリア層。 ３はｎ”−ＧａＡｓベース層。 ４．５．６はＧａＡｓ量子井戸層。 ７はｎ”−ＧａＡｓエミッタ層 である。 特許出願人 工業技術院長 飯塚幸三 １ Ｎ６ａＡｓコしりｌ７ｉｉ ２ （ｍＡｓ：ＩＬりｌ７ｔＺす７層３ Ｎ６
ａＡ５ 、（−７厘 ４ ｑａＡｓ 署し了杵戸ｌ；す？眉５ Ｇｒａ
ｋ ｔ−）好”＋ｚｃＪｉ６ ｆｆ１ａＡｓ
Ｉ）ｔＦｐ＋ｒ’Ｊ？眉７ ｌσ’（ｒａＡ５ 工
、ミ、リタ屈ａ症すイし一作一っ０面 本雄朔によるＲ１−１１ｍ丁断面構造、膿太・匣第 １
１！１ 木襲Ａ嘱ｔてＪろＲ）−１εＴＬネルへ゛／Ｓ’シμ゛
横！Ｌ条 ２ ＠ 従粟のｉ＋ｑＴり新１構亀膿式′圀 第 ろ ■
Claims (1)
- 半絶縁性基板上にｎ型ガリウム砒素（ＧａＡｓ）から
なるコレクタ層、ベリリウム（Ｂｅ）がプレーナドープ
されたガリウム砒素からなるコレクタバリア層、ｎ型ガ
リウム砒素からなるベース層、ベリリウムがプレーナド
ープされたガリウム砒素からなる第１の量子井戸バリア
層、ガリウム砒素からなる量子井戸ウェル層、ベリリウ
ムがプレーナドープされたガリウム砒素からなる第２の
量子井戸バリア層、ｎ型ガリウム砒素からなるエミッタ
層が形成され、該第１の量子井戸バリア層と量子井戸ウ
ェル層と第２の量子井戸バリア層が共鳴トンネリングバ
リア構成となることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62249113A JPH0193166A (ja) | 1987-10-03 | 1987-10-03 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62249113A JPH0193166A (ja) | 1987-10-03 | 1987-10-03 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0193166A true JPH0193166A (ja) | 1989-04-12 |
| JPH0376787B2 JPH0376787B2 (ja) | 1991-12-06 |
Family
ID=17188146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62249113A Granted JPH0193166A (ja) | 1987-10-03 | 1987-10-03 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0193166A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5278427A (en) * | 1993-02-04 | 1994-01-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Quantum collector hot-electron transistor |
| US5389798A (en) * | 1991-10-02 | 1995-02-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | High-speed semiconductor device with graded collector barrier |
-
1987
- 1987-10-03 JP JP62249113A patent/JPH0193166A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5389798A (en) * | 1991-10-02 | 1995-02-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | High-speed semiconductor device with graded collector barrier |
| US5278427A (en) * | 1993-02-04 | 1994-01-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Quantum collector hot-electron transistor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0376787B2 (ja) | 1991-12-06 |
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| Date | Code | Title | Description |
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