JPH0377375A - 高速半導体装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は高速半導体装置に係り、特に共鳴トンネル効果
を利用した負性抵抗特性を有する３端子の高速半導体装
置に関する。

［従来の技術］ 従来、電圧制御型の負性抵抗素子としては例えばエサキ
ダイオード等があったが、これらは全て２端子素子であ
り、３端子の負性抵抗素子は実現されていなかった。

これに対して、最近、共鳴トンネル効果を利用した半導
体装置が研究され、負性抵抗特性を有する３端子の高速
半導体装置が提案されている。

まず、第５図を用いて、共鳴トンネル効果を説明する。

半導体層６２．６４間に、共鳴トンネル効果によってト
ンネル可能なバリア即ち共鳴トンネルバリア６６．６８
とこれらの共鳴トンネルバリア６６．６８に挟まれた量
子井戸７０とからなる超格子層が形成されている。この
とき、量子井戸７０には離散的なエネルギー準位即ち共
鳴準位が形成されるが、ここでは最も低い共ＩＩＩ！準
位Ｅ１のみを図示する。

いま、第５図（ａ）に示されるように、半導体層６２．
６４間に印加されるバイアスが小さい場合は、半導体層
６２の電子ｅ−のエネルギーよりも量子井戸７０の共鳴
準位Ｅ１が高く、半導体層６２から注入される電子ｅ−
は量子井戸の領域で反射され、半導体層６４に到達する
ことができない。

次いで、第５図（ｂ）に示されるように、半導体層６２
．６４間にさらにバイアスを印加して、半導体層６２の
電子ｅ−のエネルギーと共鳴準位Ｅ１とが等しくなるよ
うにする。実際には電子のエネルギーはある分布をもつ
ため、半導体層６２の電子ｅ−のエネルギー分布が共鳴
準位Ｅ１にがかるようにすればよい。このとき、半導体
層６２から注入される電子ｅ−は、共鳴トンネル効果に
よって共鳴トンネルバリア６６．６８を透過し、半導体
層６４に到達する。

次いで、第５図（ｅ）に示されるように、半導体層６２
．６４間のバイアスをさらに大きくすると、半導体層６
２の電子のエネルギーよりも共鳴準位Ｅ１が低くなって
、再び半導体層６２から注入される電子ｅ”’′は半導
体層６４に到達することができなくなる。

このように共鳴トンネルバリア６６．６８は、共鳴準位
Ｅ】に一致するエネルギーの電子だけを選択的に透過さ
せ、他のエネルギーの電子は反射するという性質をもっ
ている。

従って、共鳴トンネルバリア６６．６８に印加するバイ
アス電圧■と電流■との関係は、第６図に示されるよう
に、負性抵抗特性を示す。

すなわち、第５図（ａ）に対応する状態から次第にバイ
アス電圧Ｖを増加させていくと、それに件って電流Ｉも
増加していく。第５図（ｂ）に対応して、バイアス電圧
Ｖが共鳴電圧Ｖｐ＝２Ｅ１／ｑ（ここでｑは電子の索電
荷を示す）になると、電流Ｉは最大となる。さらにバイ
アス電圧Ｖを増加させていくと、第５図（ｃ）に対応し
て、今度は逆に電流Ｉが減少していく。

このような共鳴トンネル効果を利用した半導体装置とし
て、第７図に示されるようなＲ）（ＥＴ（Ｒｅｓｏｎａ
ｎｔ−ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　Ｈｏｔ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
　Ｔ「ａｎｓｉｓｔｏｒ）がある。

このＲＨＥＴは、共鳴トンネルバリアをエミッタバリア
に利用したものである。すなわち、第７図（ａ）におい
て、ｎ＋型ＧａＡｓエミッタ層７２とｎ４′型ＧａＡｓ
ベ一ス層７４との間に、エミッタバリアとしてＧａＡｓ
／ＡｊＧａＡｓ　４Ｍへテロ構造からなる共鳴トンネル
バリア７６．７８とこれらの共鳴トンネルバリア７６．
７８に挟まれた量子井戸８０とが形成されている。

また、ｎ　４’型ＧａＡｓベ一ス層７４とｎ＋型ＧａＡ
ｓコレクタ層８２との間に、ＡｊｘＧａ＋、Ａ、ｓ　（
ｘ＝０．２４）コレクタバリア層８４が設けられ、コレ
クタバリア８５を形成している。

いま、第７図＜ｂ＞に示されるように、エミッタ・ベー
ス間に電圧ＶＢを印加させてｎ″型ＧａＡｓエミッタ層
７２の電子ｅ−のエネルギーを量子井戸８０の共鳴準位
Ｅ１に一致させると、ｎ４型ＱａＡｓ工ミツタ層７２か
ら共鳴トンネルバリア７６．７８を透過してｎ＋型Ｇａ
Ａｓベース層７４に注入される。そして注入された電子
ｅ−のうち、ｎ１型Ｇ　ａ　Ａ、　ｓベース層７４をパ
リスティックに走行した電子ｅ−は、コレクタバリア８
５を越えて、コレクタ電流を形成する。このとき、共鳴
トンネルバリア７６．７８による負性抵抗特性によって
、コレクタ電流にも負性抵抗特性が現れる。

しかし、この従来のＲＨＥ　”？’においては、コレク
タバリア８５がＡ　’Ｊ　ｘ　Ｇ　ａ　＋　−ｘ　Ａ　
ｓによって形成されているため、コレクタバリア８５を
通過する電子ｅ−がＡ　Ｊ　ｘＧ　ａ　＋　−ｘ　Ａ　
ｓコレクタバリア層７４に存在するアッパーバレイＬへ
のバレイ間散乱を生じる。第７図（ｂ）にバレイＬのポ
テンシャルを破線で示すと、例えばコレクタバリア８５
の高さを約０−２７ｅＶにするにはＡ、Ｑ、Ｇａ１−Ｘ
ＡＳコレクタバリア層７４のＡＩ組成比Ｘ＝０．２４が
必要であり、その場合にバレイｒ”−Ｌ間のエネルギー
差は約０．１５ｅＶとなる、この値は、ｎ＋型ＧａＡｓ
ベース層７４におけるバレイｒ−Ｌ間のエネルギー差が
約０９２８ｅＶであるのと比べて、かなり小さい。

ぞしてコレクタバリア８５の高さを高くするためにＡ」
。Ｇ　ａ　ｌ−ｘ　Ａ　Ｓコレクタバリア層７４のＡ」
組成比Ｘを大きくするにしたかって、バレイｒ−Ｌ間の
エネルギー差が小さくなる。また、第７図（ｂ）から明
らかなように、ＡＥ　ｘ　Ｇ　ａ　ｒ−ｘＡｓコレクタ
バリア層７層内４＋型ＧａＡｓコレクタ層８２曲の＠域
において、バレイ間数社の生じる度合が大きい。

このように、Ａ、ｌ！　ｘ　Ｇ　ａ　ｒ−ｘ　Ａ　Ｓコ
レクタバリア層７４におけるバレイｒからアッパーバレ
イし、へのバレイ間散乱が生じると、通過する電子の速
度が遅くなるという問題があった。

この問題を解決するため、第８図に示されるように、ブ
レナート−ピングによって形成されるボテ〉・シャルバ
リアをコレクタバリアとして用いるＲ　ＨＥ　Ｔが考え
られる。

すなわち、ｎ“型ＧａＡｓベース層７４とｎ＋型ＧａＡ
ｓコレクタ層８２との間に、アクセプタ不純物をブレナ
ート−ピングしたｐ＋型ＧａＡｓコレクタバリア層８６
を設ける。このブレナート−ピングにより、ｐ中型Ｇａ
ＡｓコレクタバリアＮ８６には、３角ポテンシヤルバリ
アが形成される。

このブレナート−ピングによるコレクタバリア８７にお
いては、第７図のコレクタバリア８５と異なり、バリア
層の構成材料がＧａＡｓのままでＡＩを含む混晶でない
ため、バレイｒ−Ｌ間のエネルギー差が約０．２８ｅＶ
と大きく、従ってバレイ間散乱を小さく抑えることがで
きる。

しかし、このＲＨＥＴにおいては、第８図の破線で示さ
れるように、ベース−コレクタ間に電圧Ｖａｃが印加さ
れると、それに連れてコレクタバリア８７の高さもＶ　
ｓｃ／　２だけ低下する。このコレクタバリア８７の高
さが低下することにより、ベース−コレクタ間の耐圧が
低下し、従ってＲＨＥＴの耐圧特性が悪化するという問
題があった。

［発明が解決しようとする課題］ このように従来のＲＨＥＴにおいては、半導体材料とし
て例えばＧ　ａ　Ａ　ｓを用い、コレクタバリア層を例
えばＡｊＧａＡｓ等の３元混晶によって形成すると、Ａ
ｊの組成によってバレイｒ−Ｌ間のエネルギー差が小さ
くなり、バレイｒからアッパーバレイＬへのバレイ間散
乱が生じて、通過する電子の速度が遅くなるという問題
があった。

また、コレクタバリア層をブレナート−ピングによって
形成すると、ベース−コレクタ間の耐圧が低下し、素子
の耐圧特性が悪化するという問題があった。

そこで本発明は、コレクタバリア層におけるバレイ間散
乱を小さくして高速動作を行なうことができると共に、
ベース−コレクタ間の耐圧特性を確保することができる
共鳴トンネル効果を利用した負性抵抗３＠子素子として
の高速半導体装置を提供することを目、的とする。

［課題を解決するための手段］ 第１図を用いて、本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明による高速半導体装置のエネルギーバ
ンドの伝導帯底の形状を示す図である。

なお、ここでは半導体材料としてＧａＡｓを用いた場合
について述べる。

ＧａＡｓからなるエミッタ層２とベース層４との間に、
ＧａＡｓ４重ｊ　ＧａＡｓ４重へテロ構造からなる超格
子層が設けられ、エミッタバリアとしての共鳴トンネル
バリア６．８とこれらの共鳴トンネルバリア６．８に挟
まれた量子井戸１０とを形成している。そしてこの量子
井戸１０には離散的なエネルギー準位即ち共鳴準位が形
成されるが、ここでは最も低い共鳴準位Ｅ１のみを図示
する。

ところで、ベース層４とＧａＡｓからなるコレクタ１１
２との間のコレクタバリアＮ１４に、アクセプタ不純物
のブレナート−ピングにより形成されたドーピング層と
してのｐ＋型ＧａＡｓ層を設けると、第１図（ａ）に示
されるように、高さφ０．の３角ポテンシヤルバリア１
６が両開に広がって形成される。

また、コレクタバリア層１４に組成傾斜混晶層としての
Ａ　ｊ　Ｘ　Ｇ　ａ　１−ｘ　Ａ　８層を設け、そのＡ
Ｎの組成比Ｘがベース側からコレクタ側に向かって小さ
くなるように傾斜を付けると、第１図（ｂ）に示される
ように、コレクタ側に向かって広がる高さφｓ２の３角
ポテンシヤルバリア１８が形成される。

そして本発明においては、第１図（ａ）、（ｂ）にそれ
ぞれ示されるポテンシャルバリア１６，１８を組み合わ
せて、コレクタバリア２０を形成する。すなわち、コレ
クタバリア層１４に、ｐ＋型ＧａＡｓ層とＡ」組成比Ｘ
に傾斜を持たせたＡＩＸ　Ｇ　ａ　ｉ　−ｘ　Ａ　ｓ層
とを設け、第１図（ａ＞に示される高さφ旧の３角ポテ
ンシヤルバリア１６を形成すると共に、この３角ポテン
シヤルバリア１６のベース側半分に、第１図（ｂ）に示
される高さφ８□の３角ボデンシヤルバリア１８を形成
して、ポテンシャルバリア１６．１８の高さφ、１、φ
８２をほぼ等しくすることにより、第１図（ｅ）に示さ
れるように、はぼ台形状のコレクタバリア２０が形成さ
れる。

［作　用１ 第１図（ｅ）に示されるようなエネルギーバンドの伝導
帯底の形状を有する高速半導体装置のベース−コレクタ
間に電圧Ｖ、ｃが印加されると、第１図（ｄ）に示され
るように、ｐ＋型ＧａＡｓ層によるポテンシャルバリア
の高さφ１１は低下するが、Ａｊ！ｘ　Ｇ　ａ　＋−ｘ
　Ａ　ｓ層によって形状されたベース層４との境界にお
けるポテンシャルバリアの高さφｓ２は低下しない、従
って、ベース−コレクタ間の耐圧が確保され、素子とし
ての耐圧特性が悪化することもない。

また、コレクタバリア層１４における。１１　Ｘ　Ｇａ
１〜Ｘ　ＡｓＪｉｌは、コレクタバリア層１４のベース
側半分のみに存在し、さらにＡｊの組成比Ｘがコレクタ
側に向かって小さくなるように傾斜が付いているため、
コレクタバリア層１４におけるバレイｒ−Ｌ間のエネル
ギー差が小さくなることは抑制される。従って、バレイ
間散乱も抑制される。

しかも、バレイ間散乱の生じる度合が大きいコレクタ側
半分においてはＡＪ組成が含まれていないため、このバ
レイ間散乱を抑制する効果は大きい。

［実施例］ 以下、本発明を図示する実施例に基づいて具体的に説明
する。

第２図は、本発明の一実施例による高速半導体装置を示
す断面図である。

半絶縁性ＧａＡｓ基板２２上に、厚さ３０００人、キャ
リア濃度Ｎ　ｏ　＝　Ｌ　Ｘ　１０　”ｃ　１ｒｉ−’
のｎ４型ＧａＡｓコレクタ層２４が形成されている。こ
のｎ＋型Ｇ　ａ、　Ａ　ｓ　コレクタ４２４上に、厚さ
ｌ。

００人のノンドープＧａＡｓ層２６、ドーピング層とし
て例えばＢｅ（ベリリウム）等のアクセプタ不純物をブ
レナート−ピングした厚さ約３人、キャリア濃度ＮＡ　
＝４Ｘ　］、Ｏ■ｃｍ−’のｐ生型ＧａＡｓ層２８、及
び組成傾斜混晶層としての厚さ１００〇へのノンドープ
寺且成傾斜ＡｊｘＧａ、−。

Ａｓ層３０が順に積層されて、コレクタバリア層３２を
形成している。そしてこのコレクタバリア層３２上に、
厚さ２００人、キャリア濃度Ｎｏ＝５Ｘ１０”ａｍ−’
のｎ＋型ＧａＡｓベース層３４が形成されている。

なおこのとき、組成傾斜Ａｊ　ｘ　Ｇ　ａ　＋−ｘ　Ａ
　８層３０は、ｎ４型Ｇ　ａ　Ａ　ｓベース層３４との
境界でＡ」組成比ｘ＝０．２４となっており、またｐ　
＋型Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　Ｎ　２８との境界で組成比ｘ＝０
となっていて、その間はほぼ直線的に変化している。

また、ｎ″型ＧａＡｓベース層３４上に、厚さ５０Ａの
ノンドープＧａＡｓバッファ層３６を介し、て、厚さ３
０人のノンドープＡ　ｊ　ｘＧ　ａ　＋　−ｘ　Ａｓ　
（ｘ＝０．５）バリア層３８、厚さ３０人のノンドープ
ＧａＡｓ１子井戸層４０、及び厚さ３０人のノンドープ
Ａｉ　ｘ　Ｇａｔ−Ｘ　Ａｓ　（ｘ＝０．５）バリア層
４２が順に積層されて、共鳴トンネルバリア構造を有す
る上ミッタバリアＮＪ４４を形成している。

さらに、このエミッタバリア層４４上に、厚さ３０人の
ノンドープＧａＡｓバッファ層４６を介して、厚さ３０
００人、キャリア濃度Ｎｏ＝１ｘ１０１８ｃ　ｍ−’の
ｎ＋型ＧａＡｓエミッタ層４８が形成されている。

そしてｎ１型ＧａＡｓコレクタ層２４、ｎ＋型ＧａＡｓ
ベース層３２、及びｎ＋型ＧａＡｓエミッタ層４８上に
は、それぞれコレクタｔｆｆｆｉ５０、ベース電極５２
及びエミッタ電極５４が設けられている。

次に、第３図を用いて動作を説明する。

第３図は、第２図の高速半導体装置のエネルギーバンド
の伝導帯底の形状を示す図である。

ｎ１型ＧａＡｓ工ミツタ層４８とｎ＋型ＧａＡｓベース
層３２との間にはベースコレクタ電圧ＶｌＩＥか印加さ
れ、ｎ＋型Ｇ　ａ　Ａ　ｓベース層３２とｎ生型ＧａＡ
ｓコレクタ層２４との間にはベースコレクタ電圧Ｖ８Ｃ
が印加されている。

いま、ベース−エミッタ電圧Ｖ！１２が小さい場合、第
３図（ａ）に示されるように、ｎ＋型ＧａＡｓエミッタ
層４８の電子ｅ−のエネルギーはエミッタバリア層４４
における共鳴トンネルバリア５６゜５７に挟まれた量子
井戸５８の共鳴準位Ｅ１より低いため、ｎ１型ＧａＡｓ
工ミツタ層４８から注入される電子ｅ−は量子井戸の領
域で反射されてｎ＋型Ｇ　ａ　Ａ、　ｓコレクタ層２４
に到達することができない、従って、コレクタ電流Ｉｃ
は極めて小さい。

次いで、第３図（ｂ）に示されるように、ベース−エミ
ッタ電圧ＶＩＩＥを大きくして、ｎ“型ＧａＡｓエミッ
タ層４８の電子ｅ−のエネルギーと共鳴準位Ｂ１とが等
しくなるように、より正確に言えば、ｎ＋型ＧａＡｓエ
ミ・・ｌり層４８の電子ｅのエネルギー分布が共鳴準位
Ｅ１にかかるようにすると、ｎ＋型ＧａＡｓエミッタ層
４８から注入される電子ｅ−は共鳴トンネル効果によっ
てエミッタバリア層４４の共鳴Ｌンネルバリア５６．５
７を透過して、ｎ＋型ＧａＡｓベース１３２に注入され
る。そしてこの注入された電子ｅ−は、パリスティック
にｎ＋型ＧａＡｓベース層３２を通過し、コレクタバリ
ア層３２のコレクタバリア５９を越えてｎ　４’型Ｇａ
Ａｓコレクタ層２４に到達し、コレクタ電流Ｈｅを形成
する。

このとき、コレクタバリア５９は、ρ“型ＧａＡｓ層２
８及び組成傾斜Ａ　ｊ　ｘ　Ｇ　ａ　＋　−ｘ　Ａ　８
層３０により、高さ約０．２８ｅＶの台形状に形成され
ている。そしてコレクタバリア層３２のｎ＋型ＧａＡｓ
ベース層３４との境界においては、コレクタバリア５９
の高さ約０．２８ｅＶは、組成傾斜Ａｊ　ｘ　Ｇ　ａ　
＋−ｘ　Ａ　ｓ層３０によって規定されているため、ベ
ース−コレクタ電圧ＶＩＣが印加されても低下しない、
従って、ベース−コレクタ間の耐圧が確保され、素子と
しての耐圧特性が悪化することもない。

また、コレクタバリア層３２における組成傾斜Ａ　ｊ　
ｘ　Ｇ　ａ　＋　−ｘ　Ａ　５層３０は、コレクタバリ
ア層３２のベース測半分のみに存在し２、さらにＡＮの
組成比Ｘがコレクタ側に向かって小さくなるように傾斜
し７ているため、コレクタバリア層３２におけるバレイ
ｒ−Ｌ間のエネルギー差は、ｎ＋型Ｇａ　Ａ、、　ｓベ
ース層３４との境界における約０，１５ｅＶが最小で、
コレクタ間になるに連れて大きくなっている。従９て、
バレイＦからアッパーバレイＬへのバレイ間散乱が抑制
される。とりわけバレイ間散乱の生じる度合が大きいコ
レクタ測半分においては、Ａ１組成が全く含まれていな
いため、バレイｒ−１−間のエネルギー差は約０゜２８
ｅＶと十分に大きくなっていて、アッパーバレイＩ−へ
のバレイ間散乱を抑制する効果は大きい。

次いで、ベースーエミッタ電圧Ｖ■をさらに大きくする
と、第３図（ｃ）に示されるように、ｎ“型ＧａＡｓエ
ミッタ層４８の電子ｅ−のエネルギーが共鳴準位Ｅ１よ
つも高くなって一致しなくなり、再びｎ　＋型ＧａＡｓ
エミッタ層４８から注入される電子ｅ−は量子井戸の領
域で反射されてｎ＋型ＧａＡｓコレクタ層２４に到達す
ることができなくなる。従って、コレクタ電流ＩＣは著
しく低下する。

この動作特性を、第４図のグラフに示す。

すなわち、ベースーヱミッタ電圧ＶＩＩｍとコレクタ電
流１ｃとの関係は、第３図（ａ）に対応する状態から次
第にベース−エミッタ電圧■。を増加させていくと、そ
れに伴ってコレクタ電流ＩＣも増加していく、第３図（
ｂ）に対応して、ベースエミッタ電圧Ｖｅｇが共鳴電圧
ＶＰ−２Ｅ１／Ｑになると、コレクタ電流ＩＣは最大と
なる。さらにベース−エミッタ電圧ＶＩＬＥを増加させ
ていくと、第３図（ｃ）に対応して、コレクタ電流■。

は急激に減少していく。

こうして第２図の高速半導体装置は、第３図（ｂ）、（
ｃ）間において負性抵抗を得ることができる。

このように本実施例によれば、コレクタバリア層３２に
アクセプタ不純物をブレナート−ピングしなρ“型Ｇ　
ａ　Ａ　ｓ　Ｎ　２８及び組成傾斜、Ｉｌ、　Ｇａｔ−
ｘＡＳ層３０を組み合わせてコレクタバリア５９を形成
することにより、ベース−コレクタ間の耐圧を確保する
と共に、コレクタバリア層３２における、持にコレクタ
測半分のコレクタバリア層３２におけるバレイｒ−Ｌ間
のエネルギー差を十分に大きくしてバレイ間散乱を抑制
することができる。

これによって素子としての耐圧特性を確保するることが
できると共に、コレクタバリア層３２中の電子の走行時
間を十分に短くして動作速度を速くすることができる。

なお、」二部実施例においては、半導体材料としてＧ　
ａ　Ａ、　ｓを用い、コレクタバリア層を形成する組成
傾斜３元混晶としてＡｊ　ｘ　Ｇ　ａ　ｌ−ｘ　Ａ　Ｓ
を用いた場合について述べたが、この材質に限定されず
、他の■−ｖ族化合物半導体及び他の組成傾斜３元混晶
を用いた場合にも本発明を適用することができる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、エミッタ層とベース層と
の間に共鳴トンネルバリアを設けた高速半導体装置にお
いて、ベース層とコレクタ層との間のコレクタバリア層
が、このコレクタバリア層の内部に設けられたドーピン
グ層とこのドーピング層と前記ベース層との間に設けら
れ前記ベース層との境界近傍に最大組成比を有する組成
傾斜混晶層とを有し、ドーピング層によるポテンシャル
バリアと組成傾斜混晶層によるポテンシャルバリアとに
よってコレクタバリアが形成されているため、コレクタ
バリア層におけるバレイ「−り間のエネルギー差を十分
に大きくしてバレイ間散乱を抑制することができると共
に、ベース−コレクタ間の耐圧を確保することができる
。

これにより、共鳴トンネル効果を利用する負性抵抗３端
子素子の耐圧特性を確保すると共に、高速動作特性を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の一実施例による高速半導体装置を示す
断面図、 第３図は第２図の高速半導体装置の動作を説明するため
の図、 第４図は第２図の高速半導体装置の動作を説明するため
のグラフ、 第５図は従来の高速半導体装置を説明するための図、 第６図は従来の高速半導体装置を説明するためのグラフ
、 第７図及び第８図はそれぞれ従来の高速半導体装置を説
明するための図である。 図において、 ２・・・・・・エミッタ層、 ４・・・・・・ベース層、 ６．８，５６，５７．６６ ・・・・・共鳴トンネルバリア、 ］、０．５８．７０．８０・・・・・・量子井戸、６ ８ ８ １２・・・・・・コレクタ層、 １４・・・・・・コレクタバリア層、 １６．１８・・・・・・ポテンシャルバリア、２０．５
９．８５．８７・・・・・・コレクタバリア、２２・・
・・・・半絶縁性ＧａＡｓ基板、２４　、８２−−　ｒ
ｌ＋型Ｇ　ａ　Ａｓコレクタ層、２６・・・・・・Ｇａ
Ａｓ層、 ２８・・・・・・ρ１型Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層、３０　＝−
−−−−組成傾斜Ａｊ　ｘ　Ｇ　ａ　ｌ−ｘ　Ａ、　Ｓ
層、３２・・・・・・コレクタバリア層、 ３４．７４−−−−−−ｎ＋型Ｇ　ａ　Ａ　ｓベース層
、３６．４６・・・・・・Ｇ　ａ　Ａ、　ｓバラフッ層
、３８．４２＝・・・・Ａｊ　ｘ　Ｇａ＋−ｘ　Ａｓバ
リア層、４０・・・・・・ＧａＡｓ量子井戸層、４４・
・・・・・エミッタバリア贋、 ４８．７２・・・・・・ｎ４型ＧａＡｓ工ミツタ層、５
０・・・・・・コレクタに’ｆｌ、 ５２・・・・・・ベース電極、 ５４・・・・・・エミッタ電極、 ６２．６４・・・・・・半導体層、 ８４・・・・・・Ａｊ　ｘ　Ｇ　ａ　＋−ｘ　Ａ　ｓコ
レクタバリア層、８６・・・・・・ｐ生型ＧａＡｓコレ
クタバリア層。 ／□Ｉｔ＋ルＰ　　　　　　　　　　２０　　コレクタ
バリア本ｇｅ明の斥理説明図 第ト図 本凭明の 実施例によう高速半遇体技置渣示す断面図第２図 ９ コレクタノでリア 第２図の高速′＋導体技夏０動作麦訳明するため０図〜
’＋ｔｒ Ｎレ−？

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エミッタ、ベース及びコレクタの３端子を有し、エミッ
   タ層とベース層との間に共鳴トンネルバリアを設けた高
   速半導体装置において、 前記ベース層とコレクタ層との間のコレクタバリア層が
   、このコレクタバリア層の内部に設けられたドーピング
   層と、このドーピング層と前記ベース層との間に設けら
   れ前記ベース層との境界近傍に最大組成比を有する組成
   傾斜混晶層とを有し、前記ドーピング層によるポテンシ
   ャルバリアと前記組成傾斜混晶層によるポテンシャルバ
   リアとにより、前記コレクタバリア層におけるコレクタ
   バリアが形成されている ことを特徴とする高速半導体装置。