JPH02288233A - バイポーラトランジスタ - Google Patents
バイポーラトランジスタInfo
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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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- Japan
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- emitter
- electrons
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- transistor
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- Pending
Links
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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】
［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。
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。
［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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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
。
［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。
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。
［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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Ｘの値に対する依存性を調べればよい。
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。
、第３図はその測定結果である。
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。
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。
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。
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。
［実施例］
次に本発明の実施例について説明する。
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。
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。
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。
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。
［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。
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。
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
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
Claims (1)
- （１）ベースの材料としてＧａＳｂを用い、エミッタの
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1107207A JPH02288233A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | バイポーラトランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1107207A JPH02288233A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | バイポーラトランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02288233A true JPH02288233A (ja) | 1990-11-28 |
Family
ID=14453198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1107207A Pending JPH02288233A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | バイポーラトランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02288233A (ja) |
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/ja 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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