JPH0422342B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0422342B2 JPH0422342B2 JP60109365A JP10936585A JPH0422342B2 JP H0422342 B2 JPH0422342 B2 JP H0422342B2 JP 60109365 A JP60109365 A JP 60109365A JP 10936585 A JP10936585 A JP 10936585A JP H0422342 B2 JPH0422342 B2 JP H0422342B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- base
- type gaas
- emitter
- gaas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 239000002784 hot electron Substances 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- FTWRSWRBSVXQPI-UHFFFAOYSA-N alumanylidynearsane;gallanylidynearsane Chemical compound [As]#[Al].[As]#[Ga] FTWRSWRBSVXQPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発命は半導体装置、特に新しく開発されつつ
ある、THETA（Tunneling Hot Electron
Transfer Amplifier）或いはHET（Hot
Electron Transistor）と呼ばれる半導体装置の
改善に関する。 現在マイクロエレクトロニクスは目覚ましい進
歩を続けているが、更にこれを飛躍させるため
に、従来のトランジスタとは異なる動作原理に基
づく新しい半導体装置を実現する研究が行われて
いる。 前記HETはこの様な新しい動作原理に基づく
半導体装置であるが、そのベースコンタクトには
後述の如き問題点がありその解決が強く要望され
ている。 〔従来の技術〕 先に提案されたHETでは、第２図ａのポテン
シヤル図に示す動作が行われる。（M.Heiblum；
1980 IEEE Electron Devices Meeting） すなわち本装置はエミツタ、ベース、コレクタ
の３領域と、ベースとエミツタ及びコレクタとの
間にそれぞれポテンシヤルバリアを備えている。
この装置に例えば温度77Kにおいて、エミツタを
ベースに対して負の電位とするバイアス電圧を加
えたとき、電子がエミツタ−ベース間のバリアを
トンネル効果により突き抜けて、エミツタ電流IE
を構成する。 この電子は相互にほぼ等しいエネルギーをも
ち、ベース領域においてはエミツタ−ベース間の
電位差VBEによつて伝導帯端に対してeVBEだけ高
いエネルギー準位にある。電子はこのエネルギー
によりホツトエレクトロン状態でコレクタに向か
つて進み、電子相互間、電子−格子原子間及び電
子−不純物原子間の衝突を総合したこの方向（Ｘ
方向）の平均自由行程をleとするとき、長さdBの
ベース領域を電子が通過する確率はexp（−dB／
le）である。 ベース領域に対する前記コレクタ側のバリア高
さをφc、電子ビームのエネルギーの正常な幅の1/
２をδとして、電子の前記エネルギー準位差のＸ
成分がφc＋δより大であるときは、エミツタ電流
IEの大部分はコレクタ側のバリアφcを越え、ベー
ス接地電流増幅率α＝IC／IEを１に漸近させるこ
とが出来る。 このHETを半導体装置として実現した従来例
の模式側断面図を第２図ｂに示す。 同図において、２１は半絶縁性砒化ガリウム
（GaAs）基板、２２，２８及び２９はn+型GaAs
コンタクト層、２３はｎ型GaAsコレクタ層、２
４は砒化アルミニウムガリウム（AlGaAs）バリ
ア層、２５はｎ型GaAsベース層、２６は
AlGaAsバリア層、２７はｎ型GaAsエミツタ層、
３０はコレクタ電極、３１はベース電極、３２は
エミツタ電極、３３は保護絶縁膜である。 本従来例の半導体基体のコレクタ層２３乃至エ
ミツタ層２７は例えば下記例の如く構成されてい
る。
ある、THETA（Tunneling Hot Electron
Transfer Amplifier）或いはHET（Hot
Electron Transistor）と呼ばれる半導体装置の
改善に関する。 現在マイクロエレクトロニクスは目覚ましい進
歩を続けているが、更にこれを飛躍させるため
に、従来のトランジスタとは異なる動作原理に基
づく新しい半導体装置を実現する研究が行われて
いる。 前記HETはこの様な新しい動作原理に基づく
半導体装置であるが、そのベースコンタクトには
後述の如き問題点がありその解決が強く要望され
ている。 〔従来の技術〕 先に提案されたHETでは、第２図ａのポテン
シヤル図に示す動作が行われる。（M.Heiblum；
1980 IEEE Electron Devices Meeting） すなわち本装置はエミツタ、ベース、コレクタ
の３領域と、ベースとエミツタ及びコレクタとの
間にそれぞれポテンシヤルバリアを備えている。
この装置に例えば温度77Kにおいて、エミツタを
ベースに対して負の電位とするバイアス電圧を加
えたとき、電子がエミツタ−ベース間のバリアを
トンネル効果により突き抜けて、エミツタ電流IE
を構成する。 この電子は相互にほぼ等しいエネルギーをも
ち、ベース領域においてはエミツタ−ベース間の
電位差VBEによつて伝導帯端に対してeVBEだけ高
いエネルギー準位にある。電子はこのエネルギー
によりホツトエレクトロン状態でコレクタに向か
つて進み、電子相互間、電子−格子原子間及び電
子−不純物原子間の衝突を総合したこの方向（Ｘ
方向）の平均自由行程をleとするとき、長さdBの
ベース領域を電子が通過する確率はexp（−dB／
le）である。 ベース領域に対する前記コレクタ側のバリア高
さをφc、電子ビームのエネルギーの正常な幅の1/
２をδとして、電子の前記エネルギー準位差のＸ
成分がφc＋δより大であるときは、エミツタ電流
IEの大部分はコレクタ側のバリアφcを越え、ベー
ス接地電流増幅率α＝IC／IEを１に漸近させるこ
とが出来る。 このHETを半導体装置として実現した従来例
の模式側断面図を第２図ｂに示す。 同図において、２１は半絶縁性砒化ガリウム
（GaAs）基板、２２，２８及び２９はn+型GaAs
コンタクト層、２３はｎ型GaAsコレクタ層、２
４は砒化アルミニウムガリウム（AlGaAs）バリ
ア層、２５はｎ型GaAsベース層、２６は
AlGaAsバリア層、２７はｎ型GaAsエミツタ層、
３０はコレクタ電極、３１はベース電極、３２は
エミツタ電極、３３は保護絶縁膜である。 本従来例の半導体基体のコレクタ層２３乃至エ
ミツタ層２７は例えば下記例の如く構成されてい
る。
以上説明した如く、HETのベース電極を分離
するために表出させるベース層に生ずる表面空乏
層、或いはバリア層からベース層に達する空乏
層、及び一旦表出したベース層のコンタクト再成
長層との界面近傍に生ずる低電子濃度のデイプリ
ーシヨン領域によつてそのベース抵抗が増大し、
更にベース層の厚さを薄くすることが困難である
ために電流増幅率等の特性の向上が制約されてい
る。 この問題点に対処するためにベース層の不純物
濃度を高めることが当然に試みられるが、従来通
常行われている分子線エピタキシヤル成長方法に
よるSiの均等なドーピングでは、可能な最高濃度
は５〜６×1018cm-3程度に止まり、その効果はな
お不十分である。 この新しい半導体装置に期待される特性を実現
するために、ベース抵抗増大の要因を排除して低
抵抗化、ベース層厚さの削減を可能とし、かつ煩
雑なベースコンタクト層の選択的再成長のプロセ
スを必要としない製造方法が要望されている。 〔問題点を解決するための手段〕 前記問題点は、半絶縁性GaAs基板上に、ｎ型
GaAsコレクタコンタクト層、ｎ型GaAsコレク
タ層、ノンドープのAlGaAs第１バリア層、ｎ型
GaAsベース層、ノンドープのAlGaAs第２バリ
ア層、ｎ型GaAsエミツタ層、ｎ型GaAsエミツ
タコンタクト層を順次積層する工程と、該コレク
タコンタクト層、該ベース層及び該エミツタコン
タクト層に接する、Au・Ge／Auよりなるコレ
クタ電極、ベース電極及びエミツタ電極とをそれ
ぞれ形成する工程とを有し、前記ｎ型GaAsベー
ス層は、複数の同一厚さを持つノンドープGaAs
層とSiのアトミツクプレーンドーピング層とを交
互に成長させることにより形成することで解決さ
れる。 〔作用〕 本発明によるベース層には、その厚さ方向に周
期的に繰り返してシリコン（Si）のアトミツププ
レーンドーピング（atomic plane doping）が行
われている。アトミツクプレーンドーピングによ
れば1.5×1019cm-3程度と、従来通常行われている
均等なドーピングの2.5倍程度の高濃度のキヤリ
ア電子が生成される。 このアトミツクプレーンドーピングによる高濃
度のキヤリア電子によりベース層の抵抗率が大幅
に低減し、かつ空乏層の伸長は止められて、ベー
ス層の低抵抗化、その厚さの削減が可能となる。 〔実施例〕 以下本発明を実施例により具体的に説明する。 第１図ａは本発明の実施例により製造されたホ
ツトエレクトロン・トランジスタの模式側断面
図、同図ｂはその要部拡大図である。 同図において、１は半絶縁性GaAs基板、２乃
至８は下記のエピタキシヤル成長層、１０はコレ
クタ電極、１１はベース電極、１２はエミツタ電
極、１３は保護絶縁膜である。 本実施例において各エピタキシヤル成長層２乃
至８は、半絶縁性GaAs基板１上に例えば下記例
の如く分子線エピタキシヤル成長方法により順次
エピタキシヤル成長されている。 なおベース層５の成長は次の様に行われてい
る。すなわち、As、Gaビームによる厚さ約2nｍ
のGaAs層５ａの成長と、Gaビームを止めSiビー
ムを入射して面濃度約３×1012cm-2のSiのアトミ
ツクプレーンドーピング５ｂとを繰り返し、
GaAs層５ａの成長を15回行つて厚さ約30nｍの
ベース層５としている。
するために表出させるベース層に生ずる表面空乏
層、或いはバリア層からベース層に達する空乏
層、及び一旦表出したベース層のコンタクト再成
長層との界面近傍に生ずる低電子濃度のデイプリ
ーシヨン領域によつてそのベース抵抗が増大し、
更にベース層の厚さを薄くすることが困難である
ために電流増幅率等の特性の向上が制約されてい
る。 この問題点に対処するためにベース層の不純物
濃度を高めることが当然に試みられるが、従来通
常行われている分子線エピタキシヤル成長方法に
よるSiの均等なドーピングでは、可能な最高濃度
は５〜６×1018cm-3程度に止まり、その効果はな
お不十分である。 この新しい半導体装置に期待される特性を実現
するために、ベース抵抗増大の要因を排除して低
抵抗化、ベース層厚さの削減を可能とし、かつ煩
雑なベースコンタクト層の選択的再成長のプロセ
スを必要としない製造方法が要望されている。 〔問題点を解決するための手段〕 前記問題点は、半絶縁性GaAs基板上に、ｎ型
GaAsコレクタコンタクト層、ｎ型GaAsコレク
タ層、ノンドープのAlGaAs第１バリア層、ｎ型
GaAsベース層、ノンドープのAlGaAs第２バリ
ア層、ｎ型GaAsエミツタ層、ｎ型GaAsエミツ
タコンタクト層を順次積層する工程と、該コレク
タコンタクト層、該ベース層及び該エミツタコン
タクト層に接する、Au・Ge／Auよりなるコレ
クタ電極、ベース電極及びエミツタ電極とをそれ
ぞれ形成する工程とを有し、前記ｎ型GaAsベー
ス層は、複数の同一厚さを持つノンドープGaAs
層とSiのアトミツクプレーンドーピング層とを交
互に成長させることにより形成することで解決さ
れる。 〔作用〕 本発明によるベース層には、その厚さ方向に周
期的に繰り返してシリコン（Si）のアトミツププ
レーンドーピング（atomic plane doping）が行
われている。アトミツクプレーンドーピングによ
れば1.5×1019cm-3程度と、従来通常行われている
均等なドーピングの2.5倍程度の高濃度のキヤリ
ア電子が生成される。 このアトミツクプレーンドーピングによる高濃
度のキヤリア電子によりベース層の抵抗率が大幅
に低減し、かつ空乏層の伸長は止められて、ベー
ス層の低抵抗化、その厚さの削減が可能となる。 〔実施例〕 以下本発明を実施例により具体的に説明する。 第１図ａは本発明の実施例により製造されたホ
ツトエレクトロン・トランジスタの模式側断面
図、同図ｂはその要部拡大図である。 同図において、１は半絶縁性GaAs基板、２乃
至８は下記のエピタキシヤル成長層、１０はコレ
クタ電極、１１はベース電極、１２はエミツタ電
極、１３は保護絶縁膜である。 本実施例において各エピタキシヤル成長層２乃
至８は、半絶縁性GaAs基板１上に例えば下記例
の如く分子線エピタキシヤル成長方法により順次
エピタキシヤル成長されている。 なおベース層５の成長は次の様に行われてい
る。すなわち、As、Gaビームによる厚さ約2nｍ
のGaAs層５ａの成長と、Gaビームを止めSiビー
ムを入射して面濃度約３×1012cm-2のSiのアトミ
ツクプレーンドーピング５ｂとを繰り返し、
GaAs層５ａの成長を15回行つて厚さ約30nｍの
ベース層５としている。
以上説明した如く本発明によれば、ベース抵抗
が低減されて電流増幅率等の特性が改善され、か
つ選択的再成長が不要となり、これによつて
HETの開発が大きく前進する効果が得られる。
が低減されて電流増幅率等の特性が改善され、か
つ選択的再成長が不要となり、これによつて
HETの開発が大きく前進する効果が得られる。
第１図ａは本発明の実施例により製造されたホ
ツトエレクトロン・トランジスタを示す模式側断
面図、ｂはその要部拡大図、第２図ａは本装置の
動作の説明図、ｂは従来例を示す模式側断面図で
ある。 図において、１は半絶縁性GaAs基板、２及び
８はn+型GaAsコンタクト層、３はｎ型GaAsコ
レクタ層、４はAlGaAsバリア層、５はベース
層、５ａはノンドープのGaAs層、５ｂはSiアト
ミツクプレーンドープ層、６はAlGaAsバリア
層、７はｎ型GaAsエミツタ層、１０はコレクタ
電極、１１はベース電極、１２はエミツタ電極、
１３は保護絶縁膜を示す。
ツトエレクトロン・トランジスタを示す模式側断
面図、ｂはその要部拡大図、第２図ａは本装置の
動作の説明図、ｂは従来例を示す模式側断面図で
ある。 図において、１は半絶縁性GaAs基板、２及び
８はn+型GaAsコンタクト層、３はｎ型GaAsコ
レクタ層、４はAlGaAsバリア層、５はベース
層、５ａはノンドープのGaAs層、５ｂはSiアト
ミツクプレーンドープ層、６はAlGaAsバリア
層、７はｎ型GaAsエミツタ層、１０はコレクタ
電極、１１はベース電極、１２はエミツタ電極、
１３は保護絶縁膜を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半絶縁性GaAs基板１上に、ｎ型GaAsコレ
クタコンタクト層２、ｎ型GaAsコレクタ層３、
ノンドープのAlGaAs第１バリア層４、ｎ型
GaAsベース層５、ノンドープのAlGaAs第２バ
リア層６、ｎ型GaAsエミツタ層７、ｎ型GaAs
エミツタコンタクト層８を順次積層する工程と、 該コレクタコンタクト層２、該ベース層５及び
該エミツタコンタクト層８に接する、Au・Ge／
Auよりなるコレクタ電極１０、ベース電極１１
及びエミツタ電極１２とをそれぞれ形成する工程
とを有し、 前記ｎ型GaAsベース層５は、複数の同一厚さ
を持つノンドープGaAs層５ａとSiのアトミツク
プレーンドーピング層５ｂとを交互に成長させる
ことにより形成することを特徴とするホツトエレ
クトロン・トランジスタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60109365A JPS61268062A (ja) | 1985-05-23 | 1985-05-23 | ホットエレクトロン・トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60109365A JPS61268062A (ja) | 1985-05-23 | 1985-05-23 | ホットエレクトロン・トランジスタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61268062A JPS61268062A (ja) | 1986-11-27 |
| JPH0422342B2 true JPH0422342B2 (ja) | 1992-04-16 |
Family
ID=14508382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60109365A Granted JPS61268062A (ja) | 1985-05-23 | 1985-05-23 | ホットエレクトロン・トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61268062A (ja) |
-
1985
- 1985-05-23 JP JP60109365A patent/JPS61268062A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61268062A (ja) | 1986-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0353563A (ja) | ヘテロ接合バイポーラトランジスタからなる半導体装置とその製造方法 | |
| JP3792390B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JP3262056B2 (ja) | バイポーラトランジスタとその製造方法 | |
| JPH0697463A (ja) | 静電誘導型半導体装置 | |
| JPH0665216B2 (ja) | 半導体装置 | |
| EP0246700B1 (en) | Hot charge-carrier transistors | |
| JPS6152990B2 (ja) | ||
| JP3040786B2 (ja) | チャンネル限定層を使用するＧａＡｓ ＦＥＴの製造方法 | |
| JPH0422342B2 (ja) | ||
| JPH0458706B2 (ja) | ||
| JP2643890B2 (ja) | トンネルトランジスタ | |
| JPH0330996B2 (ja) | ||
| JPH04277680A (ja) | トンネルトランジスタ及びその製造方法 | |
| JPH0661245A (ja) | 半導体装置 | |
| JP4108252B2 (ja) | 電子デバイス | |
| JP2658934B2 (ja) | トンネルトランジスタ | |
| JPH0325026B2 (ja) | ||
| JPH0658915B2 (ja) | ヘテロ構造バイポーラトランジスタおよびその製造方法 | |
| JP3109586B2 (ja) | ホットエレクトロントランジスタ | |
| JPH0337317B2 (ja) | ||
| JPH01134968A (ja) | バイポーラ型半導体装置 | |
| JPH0327537A (ja) | 変調ドープ型電界効果トランジスタ | |
| JPS61272969A (ja) | ホツトエレクトロントランジスタの構造 | |
| JPH04127535A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH01194469A (ja) | 化合物半導体装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |