JPH02288233A - bipolar transistor - Google Patents
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- JPH02288233A JPH02288233A JP1107207A JP10720789A JPH02288233A JP H02288233 A JPH02288233 A JP H02288233A JP 1107207 A JP1107207 A JP 1107207A JP 10720789 A JP10720789 A JP 10720789A JP H02288233 A JPH02288233 A JP H02288233A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明はへテロ構造を有するバイポーラトランジスタに
関し、特にそのエミッタの材料の組成を規制して高速動
作を可能にさせたバイポーラトランジスタに関するもの
である。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a bipolar transistor having a heterostructure, and in particular to a bipolar transistor that enables high-speed operation by controlling the composition of the emitter material. .
[従来の技術およびその課題]
従来のバイポーラトランジスタ材料としては、Siバイ
ポーラトランジスタにおいては、エミッタ、ベース、コ
レクタにすべて3iを用い、m−V族化合物半導体にお
いては、エミッタにAlxGaAsを用い、ベースとコ
レクタにはGaASを用いるなどして高速のトランジス
タを(qていた(例えば■、にROEMER“′ヘテロ
構造バイポーラトランジスタと集積回路” 、 Pro
ceeding IEEE、Vol。[Prior art and its problems] As conventional bipolar transistor materials, in a Si bipolar transistor, 3i is used for the emitter, base, and collector, and in m-V compound semiconductors, AlxGaAs is used for the emitter, and the base and collector are made of 3i. For the collector, a high-speed transistor was used, such as using GaAS (for example,
ceeding IEEE, Vol.
70、1982. p、13)。70, 1982. p. 13).
しかし3iでは電子の速度が小さいため高速性の点で問
題があり、一方、ベースにGaAsを用いたトランジス
タでは、電子速度はかなり改善されるものの、バンドギ
ャップが大きいために、動作電圧が大きく消費電力が大
きいという問題がある。However, in 3i, the electron speed is low, so there is a problem in terms of high speed.On the other hand, in transistors using GaAs as the base, although the electron speed is considerably improved, the operating voltage is large due to the large band gap. The problem is that it requires a lot of power.
動作電圧を下げるために、バンドギャップの小さい材料
として、ベースにGaSbを用いれば、動作電圧は半分
程度に小さくすることができる。In order to lower the operating voltage, if GaSb is used for the base as a material with a small band gap, the operating voltage can be reduced to about half.
しかし、Qa3bにおいては、その「点とL点のエネル
ギー差が0.1eVL、かないために、電子速度の小さ
いL点へ電子が分布し、電子のベース通適時間が長く、
そのためトランジスタ動作が遅くなるという問題点が必
った。However, in Qa3b, the energy difference between the point and the L point is 0.1 eVL, so the electrons are distributed to the L point where the electron velocity is low, and the base time of the electron is long.
This inevitably led to the problem that the transistor operation became slow.
本発明の目的は、このような従来の課題を解決し、より
高速に電子がベースを通過することかでき、高速な動作
が可能なバイポーラトランジスタを提供することにおる
。An object of the present invention is to solve such conventional problems and to provide a bipolar transistor that allows electrons to pass through the base at a higher speed and is capable of high-speed operation.
[課題を解決するための手段]
本発明は、ベースの材料として(3a3bを用い、エミ
ッタの材料としてA j! x G a 1−x S
bを用いたnpn型バイポーラFランジスタにおいて、
エミッタとベースとの境界におけるエミッタ側の材料組
成は、Xの値が0.3〜0.6の範囲となる組成である
ことを特徴とするバイポーラトランジスタである。[Means for Solving the Problems] The present invention uses (3a3b) as a base material and A j! x Ga 1-x S as an emitter material.
In the npn type bipolar F transistor using b,
The bipolar transistor is characterized in that the material composition on the emitter side at the boundary between the emitter and the base is such that the value of X is in the range of 0.3 to 0.6.
[作用]
GaSbをベース材料に用いたバイポーラトランジスタ
において、ベースとの境界のエミッタ材料としてAll
Ga1−x5b (x : O,:3〜0.6>
を用いた場合、なぜ高速動作するかを説明する。[Function] In a bipolar transistor using GaSb as the base material, Al is used as the emitter material at the boundary with the base.
Ga1-x5b (x: O,:3~0.6>
Explain why it operates at high speed when using .
従来の方法では、エミッタの八I Ga1−xSbの組
成のXの値については、特に制限されてあらず、最適の
値が1qられていなかった。そのためにXの値によって
はトランジスタが高速に動作しない場合があった。In the conventional method, the value of X in the composition of Ga1-xSb of the emitter is not particularly limited, and the optimum value has not been determined. Therefore, depending on the value of X, the transistor may not operate at high speed.
第1図はX=0.2ct’jよび0.5としたときのト
ランジスタのエミッタ1からベース2までのハンド構造
を示したもので、Aがx=0.2のときの構造であり、
Bがx=0.5のときの構造でおる。ベスでは[、L、
X点の底のエネルギーを示しである。Figure 1 shows the hand structure from emitter 1 to base 2 of the transistor when X = 0.2ct'j and 0.5, and this is the structure when A is x = 0.2.
B has the structure when x=0.5. In Beth [,L,
This shows the energy at the bottom of point X.
同図かられかるように、x=0.2の場合は、電子はエ
ミッタのL点からベースのし点へ注入されるが、L点の
底に注入されることになるために、電子のエネルギーは
小さく、速度は小さい。そのため電子のベース通過時間
は長く、トランジスタの動作は遅くなる。As can be seen from the figure, when x = 0.2, electrons are injected from point L of the emitter to the bottom point of the base, but since they are injected at the bottom of point L, the electrons Energy is small and velocity is small. Therefore, the time taken for electrons to pass through the base is long, and the operation of the transistor becomes slow.
他方、x=0.5の場合は電子はエミッタのL点からベ
ースのL点の高エネルギー領域に注入される。この場合
は、電子のエネルギーは大きく、電子速度が大きいため
、電子のベース通過時間は短くなり、トランジスタの動
作は高速になる。Xの値がざらに大きくなり、電子がベ
ースのX点に注入されるようになると、X点の底からみ
た電子のエネルギーは小さいために、電子速度が小さく
なる。On the other hand, when x=0.5, electrons are injected from point L of the emitter to the high energy region of point L of the base. In this case, the energy of the electrons is high and the speed of the electrons is high, so the time taken for the electrons to pass through the base is shortened, and the transistor operates at high speed. When the value of X becomes larger and electrons are injected into the base's X point, the energy of the electrons as seen from the bottom of the X point is small, so the electron velocity becomes smaller.
従って、Xの値には最適値があり、ベースのL点のなる
べく大きいところに注入されるときが、トランジスタは
最も高速に動作する。そのようなバンド構造に該当する
Xの値の範囲としては、0.3から0.6までがよい。Therefore, there is an optimum value for the value of X, and the transistor operates at the highest speed when the injection is made as large as possible at the L point of the base. The range of the value of X corresponding to such a band structure is preferably from 0.3 to 0.6.
実験的にこれを調べるには、トランジスタの電流利得の
Xの値に対する依存性を調べればよい。To examine this experimentally, it is sufficient to examine the dependence of the current gain of the transistor on the value of X.
第2図は測定したトランジスタの層構造を示したもので
、第3図はその測定結果である。FIG. 2 shows the measured layer structure of the transistor, and FIG. 3 shows the measurement results.
第2図中、21は基板、22は絶縁層、23は4ノブコ
レクタ、24はコレクタ、25はベース、26はエミッ
タ、27はコンタクトである。ベース25はGaSbに
Beを1X 1019cm−3ドープし、層厚は100
0 Aとした。エミッタ26とベース25の境界領域の
エミッタ側の組成はx=0から0.7まで変化させた。In FIG. 2, 21 is a substrate, 22 is an insulating layer, 23 is a four-knob collector, 24 is a collector, 25 is a base, 26 is an emitter, and 27 is a contact. The base 25 is made of GaSb doped with Be at 1X 1019 cm-3, and the layer thickness is 100 cm.
It was set to 0 A. The composition on the emitter side of the boundary region between the emitter 26 and the base 25 was varied from x=0 to 0.7.
第3図の結果を見ると、Xの値が0.3程度から電流利
得が増加しはじめ、0.5で最大値をとり、0.7では
減少していることがわかる。バイポーラトランジスタに
おいては、ベースのドーピング濃度が一定ならば、電流
利得と電子のベース通過時間はおよそ反比例の関係にあ
るため、電流利得が大きいほどベース通過時間は小さく
なる。ベース通過時間が短いほどトランジスタは高速に
動作するため、電流利得が大きいほどトランジスタの性
能はよい。電流利得が大きく得られた範囲、即ちXが0
.3から0.6の範囲にすることが、(3a3bをベー
スに用いたトランジスタを高速に動作させることが可能
な範囲である。Looking at the results in FIG. 3, it can be seen that the current gain begins to increase when the value of X is about 0.3, reaches a maximum value at 0.5, and decreases at 0.7. In a bipolar transistor, if the doping concentration of the base is constant, the current gain and the base transit time of electrons are approximately inversely proportional to each other, so that the larger the current gain, the shorter the base transit time. The shorter the base transit time, the faster the transistor operates, so the larger the current gain, the better the performance of the transistor. The range where a large current gain is obtained, that is, the range where X is 0
.. A range of 3 to 0.6 is a range in which a transistor using 3a3b as a base can be operated at high speed.
[実施例] 次に本発明の実施例について説明する。[Example] Next, examples of the present invention will be described.
本実施例では、第2図におけるエミッタ26のベス25
との境界における材料組成としてx=0.5に設定した
ものを作製した。基板21としてはp型GaSbを用い
、その上に絶縁層22としてAR。、 7 G ao、
3 S bを5000人成長し、その上にサブコレクタ
23としてn −Garbを5000人成長し、次に
コレクタ24としてn−Qa3bを5000人、ベース
25としてp −Garbを1000人、エミッタ26
として、n −A! Q、5G a 0.5 S bを
1500人成長し、その上にコンタクト27として、n
−AflxGal−xSbの傾斜組成構造をへて、(
3a3bを1000人成長する。In this embodiment, the base 25 of the emitter 26 in FIG.
A material was prepared in which the material composition at the boundary with x was set to x=0.5. P-type GaSb is used as the substrate 21, and AR is used as the insulating layer 22 thereon. , 7 Gao,
3. Grow 5000 S b, grow 5000 n-Garb as sub-collector 23, then grow 5000 n-Qa3b as collector 24, 1000 p-Garb as base 25, emitter 26.
As, n −A! Q, 5G a 0.5 S b has grown to 1500 people, and on top of that, as contact 27, n
-AflxGal-xSb through the gradient composition structure, (
Grow 1000 3a3b members.
この構造において、エツチングなどの方法によりトラン
ジスタを作製し、電流利得を測定したところ、160と
大きな値が得られ、x=0.2のときに比べて10倍程
度大きかった。このためトランジスタ動作として、10
倍の速度がjqられた。In this structure, a transistor was fabricated by a method such as etching, and when the current gain was measured, a large value of 160 was obtained, which was about 10 times larger than when x=0.2. Therefore, as a transistor operation, 10
Double speed was jqed.
[発明の効果]
以上説明したように、本発明によれば、電子のベース通
過時間が短く、高速な動作が可能なバイポーラトランジ
スタを提供することができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to provide a bipolar transistor in which electrons have a short base passage time and can operate at high speed.
第1図はx=0.2および0.5としたときのトランジ
スタのエミッタ1からベース2までのバンド構造を示し
た図、第2図は電流利得を測定したトランジスタ構造を
示す構成図、第3図は電流利得の値をXの値に対してプ
ロットした測定結果を示す図である。
1.26・・・エミッタ 2,25・・・ベース3
・・・伝導帯 4・・・価電子帯21・・・
基板 22・・・絶縁層23・・・サブコ
レクタ 24・・・コレクタ21・・・コンタクトFigure 1 is a diagram showing the band structure from emitter 1 to base 2 of the transistor when x = 0.2 and 0.5, Figure 2 is a block diagram showing the transistor structure where the current gain was measured, FIG. 3 is a diagram showing measurement results in which the value of current gain is plotted against the value of X. 1.26...Emitter 2,25...Base 3
...Conduction band 4...Valence band 21...
Substrate 22... Insulating layer 23... Sub collector 24... Collector 21... Contact
Claims (1)
材料としてAl_xGa_1_−_xSbを用いたnp
n型バイポーラトランジスタにおいて、エミッタとベー
スとの境界におけるエミッタ側の材料組成は、xの値が
0.3〜0.6の範囲となる組成であることを特徴とす
るバイポーラトランジスタ。(1) np using GaSb as the base material and Al_xGa_1_-_xSb as the emitter material
1. An n-type bipolar transistor, wherein the material composition on the emitter side at the boundary between the emitter and the base is such that the value of x is in the range of 0.3 to 0.6.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1107207A JPH02288233A (en) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | bipolar transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1107207A JPH02288233A (en) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | bipolar transistor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02288233A true JPH02288233A (en) | 1990-11-28 |
Family
ID=14453198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1107207A Pending JPH02288233A (en) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | bipolar transistor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02288233A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5349201A (en) * | 1992-05-28 | 1994-09-20 | Hughes Aircraft Company | NPN heterojunction bipolar transistor including antimonide base formed on semi-insulating indium phosphide substrate |
-
1989
- 1989-04-28 JP JP1107207A patent/JPH02288233A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5349201A (en) * | 1992-05-28 | 1994-09-20 | Hughes Aircraft Company | NPN heterojunction bipolar transistor including antimonide base formed on semi-insulating indium phosphide substrate |
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