JPH02113579A - バイポーラホットエレクトロントランジスタ - Google Patents

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】 （発明の技術分野） 本発明は能動半導体デバイスの分野に関する。より具体
的には１本発明は、少なくとも電流のかなりの部分が熱
電子によって運ばれる双極トランジスタに関する。

（発明の背景） 熱電子トランジスタは潜在的に従来の（拡散）トランジ
スタによって達成できる周波数を超える周波数にて動作
できる能力をもっことが知られている。これに関しては
、例えば、Ｉ　ＥＥＥ　　スペクトラム（ＩＥＥＥ　５
ｐｅｃｔｒｕ＋ｍ）、１９８６年２月号、第３６乃至３
８頁のＴ。

Ｅｉベル（Ｔ、ＥｉＢａ１ｌ）の掲載論文を参照するこ
と、さまざまなタイプの熱電子トランジスタ（ＨＥＴ）
が提案されている１本発明は。

これらトランジスタの１つの特定のクラス、つまり、異
種接合双極ＨＥＴに関する。これの簡単な説明について
は、同書の第４２乃至４５頁のり、Ｆ、イーストマン（
Ｌ、Ｆ、Ｅａｓｔｍａｎ）の掲載論文を参照すること。

双極トランジスタ内のエミッタからコレクタへの電子の
流れは、電圧ｖｅｂを加えてエミッタ／ベース　バリア
の電位を変動することによって制御される。この電子の
流れは、また、ベースとコレクタの間に外部から加えら
れた電圧ｖｂｃの関数として＊動オる。　通常の動作条
件下においては、ｖｂｃはベース／コレクタ接合を逆バ
イアスする。双極ＨＥＴのエミッタからベースに注入さ
れる電子は、ベース内の周囲の電子の熱エネルギーより
も実質的に大きなエネルギーを持つ、これら“熱”電子
は、理想的には、大きな散乱を受けることなくベースを
横断する。このベース／コレクタ　バリアが熱電子のエ
ネルギーより低くされると、熱電子の幾らかは、バリア
を越えてコレクタの空乏領域に伝わり、コレクタコンタ
クト領域内の伝導電子の海に入る。

容易に理解できるごとく、このタイプのデバイスを実用
的なＨＥＴとして機能させるためにはさまざまな問題を
克服することが要求される。これら問題には、ベースを
通じての、及び望ましくは、コレクタの空乏領域を通じ
ての実質的に完全な熱電子の輸送を達成することの困難
さが含まれる。

Ａ、Ｆ、Ｊ、リーバイ（Ａ、Ｆ、Ｊ、Ｌａｖｉ）による
アメリカ合衆国特許出願第０７４，１２７号（１９８７
年７月１７日出願）は、改良されたＨＥＴを達成するた
めの手段を開示する。ただし、より大きなβ及び高いし
ゃ新局波数のような改良された特性に対してのより一般
的な要求の観点から、ＨＥＴ特性の向上をさらに達成す
るための手段が大いに期待される。

本発明はこの手段を含むＨＥ　Ｔを開示する。

以下本発明を説明するのに必要な用語の定義を示す。

伝導電子は、ここでは、このエネルギーＥが周囲の熱エ
ネルギーｋｌＩＴ　より実質的に大きな場合、任意の半
導体領域内の熱（ｈｏｔ）’″電子みなされる。典型的
には、Ｅ≧１０ｋＴであり、ここで、ｋＢはボルツマン
定数（Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ　ｃｏｎｓｔａｎｔ）を表わ
し、Ｔは格子の絶対温度を表わす。

“熱電子（ｈｏｔ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ）”トランジスタ
（ＨＥ　Ｔ）は、動作特性が実質的にそのトランジスタ
のトランジット領域を通じての熱電子の輸送によって決
定され、このトランジット領域内に熱電子の最小の散乱
をもつタイプのトランジスタである。

ＨＥＴの“トランジット領域（ｔｒａｎｓｉｔｒｅｇｉ
ｏｎ　）”は、ここでは、ＨＥＴのそれを通じて大きな
熱電子の輸送が起こるあるいは起こることが意図される
部分である。例えば。

双極トランジスタにおいては、このトランジット領域は
ベース及びコレクタ空乏領域から成る。ＨＥＴ内に実質
的な熱電子の輸送が起こり得るためには、トランジット
領域の幅がその材料内の熱電子の°平均自由行路以下で
あることが要求される。

“周囲（ａｍｂｉｅｎｔ）”電荷キャリアとは、格子と
本質的に熱平衡にある電荷キャリア（電子あるいは正孔
）を意味する１例えば、ｎ−ｐ−ｎ双極ＨＥＴにおいて
は、ベース内の周囲電荷キャリアは正孔である。

電子散乱は、ここでは電子のエネルギー内の関連する電
荷がΔ＝ｈ／２πτｈｏｉｅｓ以下である場合は“弾性
（ｅｌａｓｔｉｃ）　”　、これ以上である場合は、″
非弾性（ｉｎｅｌａｓｔｉｃ）であると呼ばれる。ここ
で、ｈはブランクの定数を表わし、τｈｏｍｅｓ”　ｍ
寧μ／ｅであり、ここで。

ｍ”は有効正孔質量を表わし、μは正孔移動度を表わし
、そして見は電子チャージを表わす、これに関しては１
例えば、Ｎ、Ｄ、メルミン（Ｎ、Ｄ、Ｍｅｒｍｉｎ）　
、フィジカルレビュ−（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅ
ｗ）＋Ｂ　、　Ｖ　ｏ　ｌ　、　１、第２３６２乃至２
３６７頁、１９７０年号を参照すること。−例として、
２×１０２０ａｍ−’のｐ−タイプ不純物濃度を持つＧ
ａＡｓにおいては、μは約５０　ｃ　ｍ”／Ｖ−ｓｅｅ
であり。

約４６ｍｅＶのΔを与える。

（発明の概要） 本発明は、より一般的には、改良された特性を持つＨＥ
Ｔを製造するための設計要素に関する。例えば１本発明
による設計要素を使用すると、先行技術のトランジスタ
によって達成が可能な周波数より高い周波数にて動作が
可能な化合物半導体双極ＨＥＴを得ることが可能である
。これらトランジスタはさまざまな用途０例えば、高ビ
ツト速度光フアイバ伝送システムの中継器に使用するこ
とができる。

本発明によるＨＥＴは、概ね先行技術のＨＥＴのそれと
類似する形状を持つが、典型的には、臨界寸法（ｃｒｉ
ｔｉｃａｌ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）、例えば、Ｚｂ及び
Ｚｃ（第２図参照）が縮小される。本発明によるＨＥＴ
は１つの電子放出領域（第１の領域）、集電領域（第３
の領域）、及び第１の領域と第３の領域の中間にあり、
これとのインタフェースを形成する第２の領域を含む、
第１の領域はエミツタ層を含み、第２の領域はベース層
を含み、そして、典型的には、このエミツタ層はベース
層と接触して、エミッタ／ベース　インタフェースを形
成する。ベース層は、典型的には、第３の領域の材料と
も接触し、ベース／コレクタ　インタフェースを形成す
る。第１、第２及び第３の領域は、個々が１つあるいは
それ以上の化合物半導体材料の層を含み、ベース層の組
成は、少なくともエミツタ層の組成と異なる。

多くの場合、第２の領域の材料は本質的に第３の領域の
材料と同一であり、第２の領域及び第３の領域の材料は
異なるドーパント及び／あるいは異なるドーパント濃度
を持つ。

本発明によるＨＥＴは、またそれぞれ第１、第２及び第
３の領域との電気接触を行なうための手段、及び第１の
領域から第２の領域に熱電子を注入するための手段を含
む、こうして注入された熱電子の大部分（好ましくは９
０％以上）は大きなエネルギー損失なしに第２の領域を
通過し、ベース／コレクタ　インタフェースを横断する
。注入された熱電子は平均エネルギーＥｉを持つ。

容易に理解できるように、ＨＥＴ内においては、第２の
領域内に注入された熱電子の大部分は第２の領域及びト
ランジット領域の残りの部分を非弾性散乱（ｉｎｅｌａ
ｓｔｉｃ　ｓｃａｔｔｅｒ−ｉｎｇ）を通じて熱化され
ることなく、そして、望ましくは、大きな弾性あるいは
非弾性散乱を受けることなく横断しなければならない。

これは、望ましい設計目標として、トランジット領域内
に比較的低いドーパント濃度をもつトランジスタを示唆
する。他方、高しゃ断層波数は、第２の領域への制御信
号の印加と関連するシート抵抗Ｒｂが比較的低いときに
のみ達成できる。低Ｒｂは第２の領域内に高ドーパント
濃度を要求する。つまり、対立する要件が存在し、この
ため先行技術においては設計上の妥協が要求され、設計
サイズの縮小が思う通り実現できなかった。

（実施例） 第１図は本発明によるＨＥＴ　１０を簡略的に示すが、
ここで、番号１１．１２及び１３は、それぞれトランジ
スタの第１、第２、及び第３の領域を示す。多くの場合
、これら領域は、じかに、それぞれエミッタ、ベース及
びコレクタと同定できる。個々の領域は、複数の半導体
材料の層から成る。第３の領域の部分１７はコレクタ空
乏領域であり、番号１４．１５及び１６はそれぞれ第１
．第２、及び第３の領域への電気コンタクトを作るため
の手段を示す０本発明によるトランジスタは、離散デバ
イスであっても、あるいは集積回路の一部であってもよ
い、これら離散デバイス並びに集積回路は１周知の方法
によって製造することができるが、これらには、典型的
には、分子ビームエピタキシー（ＭＢＥ）及び／あるい
は金属−有機化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）法が含まれる。

第２図は一例としての本発明によるバイアス下のＷＥＴ
と関連するエネルギー図を簡略的に示す。このエネルギ
ー図は当業者にとっては十分に理解できるものである。

″エミッタ”　　″ベース”、及び“コレクタ″と呼ば
れる領域は、それぞれ、トランジスタの第１゜第２、及
び第３の領域と対応し１番号２１及び２２はそれぞれ下
側伝導帯エツジ及び上側価電子帯エツジを示す。矢印は
熱電子の流れの方向を示し、番号２３はエミッタ領域内
の伝導電子の海を示し、番号２４はベース領域内の価電
子帯内の正孔を示し、そして１番号２５はコレクタ　コ
ンタクト領域内の伝導電子の海を示す。ベース領域は厚
さＺｂを持ち、そしてコレクタ空乏領域は厚さｚｃを持
つ。

ＺｂとＺｃが一緒になってトランジット領域の厚さとな
るが、これは、好ましくは、他の設計パラメータ、例え
ば、Ｒｈと最低限の両立が保たれるようにされる。ＥＦ
、ｈ及びＥＦ、ｅは、それぞれ、ベース領域内の正孔の
フェルミエネルギー、及びコレクタ領域内の電子のフェ
ルミ　エネルギーである。ｖｂｃはベースとコレクタの
間の外部から加えられた電圧に起因する電圧差である。

本出願人は向上された高周波数挙動を可能とするＨＥＴ
を設計することを許す全く予期されなかった発見をした
。この新しく発見された特性のため、第２の領域のドー
ピングに関する上に議論の対立する要件は以前考えられ
たよりも少なくとも非常に緩和される。より具体的には
、ＨＥＴの対象となる多くの半導体材料（例えば、Ｇａ
Ａｓ、ＡｆｌＧａＡｓ、Ｉ　ｎ、、ｓ３Ｇ　ａ　ｏ、４
．　Ａ　ｓ　）内の任意のエネルギーＥｉの熱電子と関
連する非弾性散乱率１／τ１ｎはドーパント原子（ｎｂ
）の平均濃度の関数として最大値をもち、　ｎ　ｂ＞　
ｎ　ｂ、　ｆｆ１ａｘの場合は、ｎｂ＋　ｌ１ｌａｘの
所でこの値よりも非常に低くなることを発見した。ここ
で、ｎ　ｂ、　Ｉ＊ａｘは１／τｉｎの最大の所でのド
ーパント原子の密度である。非弾性散乱時間はτｉｎで
示される。

ｐ−ドープされたＧ　ａ　Ａ　ｓ内の熱電子に対する非
弾性散乱率が第３図にドーパント　レベルの関数として
示される。第３図かられかるように、この散乱率は対象
となる殆どのドーパント　レベルに対してＥｉの関数で
あり、顕著な最大を持つ、高ドーピングレベル（例えば
、ｎｌ１ｌ≧１０２０ａｍ−３）におイテは、非弾性散
乱率は、低ドーピング　レベル（例えば。

ｎｌ、≦１０１７ｃｍ−３）の場合より低くなる。同様
の結果が本発明の実施に有効な他の化合物半導体材料に
ついてもいえる。従って１本発明によるとベース内の平
均ドーパント濃度は、典型的には、少なくとも１０２０
ａｍ−’、通常、２Ｘ１０２ａｃｍ””あるいはそれ以
上とされる。

高ドーピング　レベルに対する非弾性散乱率の予期せぬ
減少の結果として、今日まで技術者にとって同時に得ら
れるとは期待されてなかった２つの特性、つまり、比較
的低いＲＩ、及び低い１／τ１ｎの両方を持っＨＥＴを
設計することが可能である。これは第２の領域内のドー
ピングレベルをＥｉの任意の動作値に対して、　、ｎ　
ｂ＞　ｎ　ｂ、　ｌｌ１ａＸとなるように選択すること
によって達成される。任意の半導体材料に対するｎ　ｂ
、　ｍａヨの値は第３図内に示される結果を得るために
使用されたタイプの計算によって決定することも、ある
いはｎｂのみが異なる一連の他は同一のＨＥＴに関して
の低温での１／Ｖ測定を遂行することによって経験的に
決定することもできる。

上の記述は非弾性散乱率に関するものであるｅ　ＧａＡ
ｓ内の弾性散乱率の挙動が第４図にランダムに分布する
ｐ−タイプ　ドーパントのレベルの関数として示される
。図面かられかるように、約５　Ｘ　１０２０　ｃ　ｍ
−’以上のドーパント　レベルに対しては、ドーパント
イオンからの弾性散乱が、これらイオンがランダムに分
布している場合、ｐ−タイプＧａＡｓ内の熱電子に対す
る主な散乱メカニズムである。上に述べた他の半導体材
料に対しても類似の結果が得られる。

本発明の好ましい実施態様によると、第２の領域内のド
ーパント原子は、今日に至るまで一般的であったように
、ランダムに分布しておらず、少なくとも部分的な秩序
を持ち。

これによって熱電子の弾性散乱率が大きく低減される。

電流の流れと平行の方向にこの秩序を得るための一例と
しての技術にデルタドーピング（例えば、ブイジカル　
レビュー　（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ）、Ｂ、
Ｖｏｌ、３６（１９８７年）第１３’４８乃至１３５１
頁に掲載のＥｉＦ、スチューパート（ＥｉＦ、５ｃｈｕ
ｂａｒｔ）らの論文を参照）法があり、これによって、
ドーパント原子の空間的に均一でない分布が生成される
。

典型的には、この分布は、エミッタ／ベース　インタフ
ェースと水平の高度にドープされた材料の１つあるいは
複数の薄い″シート（ｓｈｅｅｔ　）”を含む、秩序を
得るためのもう１つの一例としての技術は、第２の領域
内への秩序ある合金の形成から成る（例えば、７＜ジカ
ルレピュー　レターズ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅ
ｗＬａｔｔｅｒｓ）　、Ｖｏ　１．６０　（２５）　（
１９８８年）、第２６４５乃至２６４８頁のＡ、ゴムヨ
ー（Ａ、Ｇｏ■ｙｏ）による掲載論文を参照）、この場
合は、第２の領域内のドーパント原子はこの合金の周期
格子の部分を形成する。

本出願人はこれもＨＥＴの改良された特性に寄与するも
う１つの発見を行なった。

ＨＥＴデバイスにおいては、典型的には、第２の領域を
通過し、第２と第３の領域のインタフェースに伝わった
熱電子が大きな散乱なしにトランジット領域（典型的に
はコレクタ空乏領域）の残りの部分を通じても伝わるこ
とができることが要求される。

多くの先行技術によるＨＥＴにおいては、（１００）−
配位を持つｍ−ｖ半導体内の重要な散乱メカニズムは、
ｒからＸ谷への（バンド内）谷間散乱（ｉｎｔｅｒｖａ
ｌｌｅｙ　ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）である。当業者にお
いては、この用語は周知である。電子は典型的には第２
の領域内の「谷内に注入され、これらのトランジット領
域の通過を通じてこの谷内に電子を保つことが有利であ
る。トランジット領域内のｒ−＋ｘ谷間散乱の確率は、
ｒ→Ｘ谷間散乱が可能なトランジット領域の部分内に費
やされる熱電子の平均時間がその半導体材料内のｒから
Ｘへの散乱（τ　）に対する平均散乱時間より小「−ｘ さくされた場合、大きく減少できる。ｒ−４Ｘ散乱がそ
の中で可能なトランジット領域の関連する部分は、Ｖｂ
Ｃ及び厚さＺＣに依存する。

ベース／コレクタがＶｂｃ＝１ボルトに逆バイアスされ
た状態においては、ｒ−４ｘ散乱が起こる第３の領域の
部分は、ＧａＡｓの場合は約０．７９　ｚ、　、そ（て
、Ｉｎ、、、　Ｇａ−４，Ａｓの場合は約０．３３Ｚｃ
である。ここで対象となる多くの半導体内のτｒイは約
５０ｆｓのオーダーであると推測できるため、ここで対
象となる殆どの■−■半導体において、トランジット領
域内の少なくとも比較的低いｒ−＋ｘ散乱確率を確保す
るためには、Ｚｃは約１１００ｎ以下であることが望ま
しい。例えば、ＧａＡｓ内において、２０５５００ｍの
場合は、Ｅｉ及びＶｂＣの対応する値に対して、トラン
ジット領域内に少しのｒ−Ｘ散乱が起こり、また、Ｉｎ
、、、Ｇａ、９．Ａｓについても、Ｚｃ≦７０ｎｍの場
合、同じである。従って。

本発明による幾つかの好ましいデバイスにおいては、第
３の領域は第２の領域と接触する厚さＺｃのドープされ
ないあるいは比較的軽くドープされた部分、及び第２の
領域から離れた比較的軽くドープされた部分を含み、こ
こで−２ｃ最大でも約１１００ｎとされる。

本発明による好ましいＨＥＴにおいては。

ＶｂＣに制約が存在する（第２図参照）、バンド間散乱
を回避するため、これら電子は第３の領域内において、
第３の領域内の導電バンドのエネルギー幅Ｅｂｗ以下の
エネルギーにのみ加速できる。これは、以下を含蓄する
。

ｅＶｂｃ、ｗａｘ、ＳＥｂｗ　　Ｅｇ−Ｅｒ、ａ−Ｅｐ
、ｈここで、見は電子チャージであり、ＶｂＣ，ｍａＸ
は最大許容ＶｂＣであり、Ｅｇは第３の領域材料内のバ
ンドギャップであり、そして、ＥＦ、ｅ及びＥｒ、ｈは
それぞれ第３の領域のコンタクト部分内の電子のフェル
ミ　エネルギー及び第２の領域内の正孔である。他方、
短いトランジット時間、従って、潜在的に高いしゃ新局
波数、並びに高出力インピーダンスを達成するためには
、比較的大きなＶｂＣを使用することが必要である０本
発明による好ましいデバイスにおいては、コレクタ　コ
ンタクト領域は比較的強くドープされ、−例として、約
１０２０　ｃ　ｍ−”以上、好ましくは、５×１０２０
Ｑｍ−’以上のドーパント原子を含む。

本発明による特に好ましいＨＥＴにおいては、第３の領
域は（約２．ＯｅＶのＥｂｖ及び約１．４ｅＶのＥｇを
持つＧａＡｓと比較して）比較的大きなＥｂｗ　　Ｅｇ
を持つ材料から成るが、これは、このようなデバイスが
ｖｂｃの比較的大きな動作電圧レンジを持つためである
。

−例として、Ｉｎ、、３Ｇａ、４．Ａｓはこのような材
料である。

本発明の一例としての実施態様においては。

エミッタ（１１）はｎ−タイプＩｎＰ（５×１０２０　
ｃ　ｍ−”ドーパント原子、例えば、Ｓｉ）であり、ベ
ース（１２）及びコレクタ（１３）はＩ　ｎ　、ｓａ　
Ｇ　ａ　、４．　Ａ　ｓである。ベース層（Ｚｂ）の厚
さは約４０ｎｍであり、そしてコレクタ空乏領域（１７
）の厚さｚｃは約７０ｎｍである。ベースは順番に、５
ｎｍ厚の本質的にドープされてないセットバック層、こ
れに続くシート間に６ｎｍの空間を持っ６δ−ドープ　
シート、及びこれに続くもう１つの５ｎｍセットパック
層から成る。異なるδ−ドープ　シートはｌＸｌ０１４
ｃｍ””ｐ−タイプ　ドーパント原子（例えば、Ｂｅ）
を含み、結果として、ベース層の関連する部分内に２×
１０２０ｃｍ−’の平均ドーパント濃度を与える。理解
できるように、１つのδ−ドープ層は最大でも数原子層
の厚さである。

こうして製造されたドーパント原子の空間的に不均一の
分散は、ベース領域内にランダムに分布するドーパント
原子を持つ先行技術によるＨＥＴと比べて、熱電子の少
ない弾性散乱を持つことが期待できる。ｎ“コレクタ　
コンタクト領域は約３００ｎｍ厚で、５　Ｘ　１０’″
ａｍ’″１のドーパント濃度を持つ、このデバイスは周
知の技術によって製造される。

これら技術の一例としては、ＭＢＥｉリソグラフィー及
びプラズマ　エツチングが含まれる。

電気コンタクト（１４，１５，１６）は従来の技術によ
って作られる。

本発明の一例としてのさらにもう１つの実施態様におい
ては、ＨＥＴがＡ　１．３５　Ｇａ３＠Ａｓがエミツタ
層を形成するのに使用され、Ｇ　ａ　Ａ　ｓがベース及
びコレクタのために使用され、５０ｎｍのＺｃを持つこ
とを除いて。

実質的に上に説明のものと同様に作られる。

別の実施態様においては、ベース層は、前の説明のよう
に６個でなく、ｐ−タイプ　ドーパント原子（３×１０
２０ｃｍ’″！のエリア密度）の２つのδ−ドープ　シ
ートを持つ、これらシートは３０ｎｍだけ離され、結果
として。

２×１０２０ａｍ−”の平均ドーパント密度が達成され
る。このドーピング　スキームも弾性散乱を低減するこ
とが期待される。

上に述べたδ−ドーピングは成長方向にランダムでない
成長を示すが１通常は、ドープされたシート内の秩序を
与えることはない。

ドープされたシート内の少なくとも部分的な秩序が堆積
条件の適当な選択によって得られることが期待できる。

この秩序は熱電子の弾性散乱をさらに減少し、従って、
デバイスの性能を向上させることが期待される。

少なくとも部分的な平面内秩序を与えることが期待され
る堆積条件は比較的低い基板温度（典型的には約５００
℃以下）及び成長雰囲気内の適当な元素のオーバープレ
ッシャー（あるいはアンダープレッシャー）である０例
えば、Ｂａがドーパントの場合は、Ａｓのオーバープレ
ッシャー（この分圧は典型的には通常の分圧の少なくと
も１５０％とされる）がＢｅ原子がＧａ位置上に優先的
に位置することを保証する。一方、ドーパントがＣの場
合は、Ａｓのアンダープレッシャー（この分圧は典型的
には通常の分圧の最大でも７５％とされる）と、Ｇａの
モルイヤの一部（例えば、１／２モルイヤ）の堆積が、
Ａｓ位置上にＣが優先的に置かれることを保証する。

低い基板温度は堆積された原子の大きな表面拡散を阻止
し、この手順はこうしてドーパント原子の部分的秩序を
与える１部分的秩序は、現在のところ、ドーパント原子
に対する分布関数のフーリエ変換がＯ≦に≦ｋｌのレン
ジ内において最大でも０．１の値を持つ場合は、１／τ
ａｍを大きく低減させると考えられている。ここｔ’、
ｋｌは注入された熱電子の平均波ベクトルを表わす、上
の要件を満たす秩序は“実質的（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａ
ｌ）”秩序と呼ばれる。

分布関数は、少なくとも原理的には、走査トンネル　マ
イクロスコピーあるいは電子回折のような周知の技術に
よって決定できる。

本発明と関係ある多くの状況下における゛′部分的秩序
”は、あるタイプの格子位置（例えば、ＧａＡｓ内のＧ
ａの位Ｉり上にドーパント原子を発見する確率が他のタ
イプの格子位ｉｆ（例えば、ＧａＡｓ内のＡｓの位置）
上にこの原子が発見される確率と実質的に異なるとき存
在するものとみなされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるデバイスを簡略的に示し、 第２図は本発明によるデバイスの伝導帯バンド構造の幾
つかの要素を簡略的に示し、第３図及び第４図はそれぞ
れｐ−タイプＧ　ａ　Ａ　ｓ内の非弾性及び弾性散乱率
の一例としての曲線をドーパント濃度の関数として示す
。 ［主要部分の符号の説明］ ｌＯ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・ＨＥＴｌｌ・　　　　　　　　　　　　
　　第１領域１２　　　　　　　　　　　　　　　第２
領域１３　　　　　　　　　　　　　　　第３領域１４
・・・・・・・・・・・・電気コンタクトを作る手段１
５・・・・・・・・・・・・電気コンタクトを作る手段
１６・・・・・・・・・・・・電気コンタクトを作る手
段ＦＩＧ、　　１ 日Ｇ、　２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、双極熱電子トランジスタにおいて、 該トランジスタが ａ）１つの電子放出領域（第１の領域）、 集電領域（第３の領域）、及び該第１及び第３の領域の
   中間に位置する第２の領域、該第２の領域はインタフェ
   ースを形成し結晶上に成長され、該第１、第２、及び第
   ３の領域の個々が半導体材料から成り、該第２の領域の
   材料の組成が該第１の領域の材料の組成と少なくとも該
   第１と第２のインタフェースの所で異なり、該第１及び
   第３の領域の個々の少なくとも一部がｎ−タイプの導電
   性を持ち 該第２の領域の少なくとも一部がｐ−タイ プの導電性を持ち、該第２の領域と厚さＺ＿ｂ、ベース
   抵抗Ｒ＿ｂ、平均ドーパント濃度ｎ＿ｂ、及び熱電子に
   対する非弾性散乱率１／τ＿ｉ＿ｎが関連し、該トラン
   ジスタがさらに ｂ）該第１、第２、及び第３の領域とそれ ぞれ電気コンタクトを作る手段、及び ｃ）該第１の領域から該第２の領域に注入 された熱電子の少なくとも大部分が該第２及び第３の領
   域間のインタフェースをクロスするように平均エネルギ
   ーＥ＿ｉの熱電子を注入する手段を含み、ここで ｄ）該非弾性散乱率１／τ＿ｉ＿ｎがｎ＿ｂの関数とし
   て変動し、任意のＥ＿ｉの値に対して１つの最大を持ち
   、この最大の所のｎ＿ｂがｎ＿ｂ＿，＿ｍ＿ａ＿ｘと呼
   ばれ、そして ｅ）ｎ＿ｂがｎ＿ｂ＿，＿ｍ＿ａ＿ｘより大きくなるよ
   うに選択され、これによって該トランジスタが比較的小
   さなＺ＿ｂ及び比較的小さなベース抵抗Ｒ＿ｂを持つこ
   とを特徴とするトランジスタ。 ２、ｎ＿ｂが少なくとも約１０＾２＾０ｃｍ＾−＾３で
   あることを特徴とする請求項１記載のトランジスタ。 ３、該第２の領域内のドーパント原子が ランダムでない分布を持ち、これによって該熱電子の弾
   性散乱率（１／τ＿ｅ＿ｌ）が該第２の領域内のドーパ
   ント原子が本質的にランダムの分布を持つことを除いて
   これと同一のトランジスタより実質的に低くされること
   を特徴とする請求項１記載のトランジスタ。 ４、該ランダムでない分布が比較的高濃 度にドープされた材料の１つあるいは複数の層から成る
   空間的に不均一の分布から成り、１つ以上の高濃度にド
   ープされた層から成る場合は、任意の２つの隣接する高
   濃度にドープされた層間のドープされないあるいは比較
   的軽くドープされた材料の１つの層が含まれることを特
   徴とする請求項３記載のトランジスタ。 ５、該ランダムでない分布が該第２の領 域の少なくとも一部内にドーパント原子の実質的な秩序
   を含むことを特徴とする請求項３記載のトランジスタ。 ６、該第２の領域の該少なくとも一部が ドープされてないあるいは比較的軽くドープされた材料
   によって類似する層から離された比較的高濃度にドープ
   された材料の層であることを特徴とする請求項５記載の
   トランジスタ。 ７、該第３の領域が該第２の領域と接触 する厚さＺ＿ｃのドープされてないあるいは比較的軽く
   ドープされた部分、及び第２の領域から離された比較的
   高濃度にドープされた部分から成り、Ｚ＿ｃが最大でも
   １００ｎｍであることを特徴とする請求項１記載のトラ
   ンジスタ。 ８、少なくとも該第３の領域が伝導帯幅 Ｅ＿ｂ＿ｗ及びバンドギャップエネルギーＥｇを持つ化
   合物半導体材料から成り、該材料の Ｅ＿ｂ＿ｗ−ＥｇがＧａＡｓのＥ＿ｂ＿ｗ−Ｅｇより実
   質的に大きくなるように選択されることを特徴とする請
   求項１記載のトランジスタ。 ９、該第１の領域がｎ−タイプＩｎＰか ら成ることを特徴とする請求項１記載のトランジスタ。 １０、請求項１記載のトランジスタであっ て、 ｉ）ｎ＿ｂが少くとも約２×１０＾２＾０ｃｍ＾−＾３
   であり。 ｉｉ）該第２の領域内のドーパント原子が空間的に不均
   一の分布を持ち、これが比較的高濃度にドープされた材
   料の少なくとも２層及びこの間に位置するドープされな
   いあるいは比較的低濃度にドープされた材料から成り、
   ｉｉｉ）該少なくとも２つの層内の該ドーパント原子が
   実質的な秩序を持ち、 ｉｖ）該第３の領域が該第２の領域と接触する厚さＺ＿
   ｃのドープされないあるいは比較的軽くドープされた部
   分を持ち、Ｚ＿ｃが最大でも約１００ｎｍであり、 ｖ）該第３の領域がさらに該第２の領域か ら離された少なくとも約１０＾１＾９／ｃｍ＾３個のド
   ーパント原子を含む比較的高濃度にドープされた部分を
   含み、そして ｖｉ）該第２及び第３の領域がＥ＿ｂ＿ｗ−Ｅｇが約０
   ．６ｅＶ以上となるような伝導帯幅Ｅ＿ｂ＿ｗ及びバン
   ドギャップエネルギーＥｇを持つ化合物半導体材料から
   成ることを特徴とする請求項１記載のトランジスタ。