JPH0431191B2 - - Google Patents
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- JPH0431191B2 JPH0431191B2 JP61016699A JP1669986A JPH0431191B2 JP H0431191 B2 JPH0431191 B2 JP H0431191B2 JP 61016699 A JP61016699 A JP 61016699A JP 1669986 A JP1669986 A JP 1669986A JP H0431191 B2 JPH0431191 B2 JP H0431191B2
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- Japan
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- electrode
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- collector
- type 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
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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〕
本発明は共鳴ホツトエレクトロントランジスタ
（Resonant Hot Electron Transistor；以下
RHETと略称する）と呼ばれる新しく開発され
つつある半導体装置の改善に関する。 化合物半導体のヘテロ接合を用い、新しい動作
原理に基づく半導体装置を実現する研究が最近盛
んに行われているが、前記RHETはこの様な新
しい機能素子の一つであり、次世代のデバイスと
してその実現が期待されている。 〔従来の技術〕 このRHETの１従来例の模式平面図を第３図
ａに、そのＸ−Ｘ断面図を第３図ｂに示す。同図
において、１１は半絶縁性砒化ガリウム
（GaAs）基板、１２はn+型GaAsコレクタ層、１
３は砒化アルミニウムガリウム（AlGaAs）バリ
ア層、１４はn+型GaAsベース層、１５は
AlGaAs／GaAs／AlGaAsバリア層、１６はｎ
型GaAsエミツタ層、１７はエミツタ電極、１８
はベース電極、１９はコレクタ電極である。 本従来例の半導体基体のコレクタ層１２乃至エ
ミツタ層１６は、例えば下記の如く構成されてい
る。
（Resonant Hot Electron Transistor；以下
RHETと略称する）と呼ばれる新しく開発され
つつある半導体装置の改善に関する。 化合物半導体のヘテロ接合を用い、新しい動作
原理に基づく半導体装置を実現する研究が最近盛
んに行われているが、前記RHETはこの様な新
しい機能素子の一つであり、次世代のデバイスと
してその実現が期待されている。 〔従来の技術〕 このRHETの１従来例の模式平面図を第３図
ａに、そのＸ−Ｘ断面図を第３図ｂに示す。同図
において、１１は半絶縁性砒化ガリウム
（GaAs）基板、１２はn+型GaAsコレクタ層、１
３は砒化アルミニウムガリウム（AlGaAs）バリ
ア層、１４はn+型GaAsベース層、１５は
AlGaAs／GaAs／AlGaAsバリア層、１６はｎ
型GaAsエミツタ層、１７はエミツタ電極、１８
はベース電極、１９はコレクタ電極である。 本従来例の半導体基体のコレクタ層１２乃至エ
ミツタ層１６は、例えば下記の如く構成されてい
る。
上述の如くRHETのコレクタ電流は、ベース
電圧VBEの或る値VRESOにおいて極大値を示し、そ
の前後でベース電圧VBEの僅かな変化によつて急
激に変化して極めて大きい電流駆動能力（gm）
が得られる。 しかしながらこの動作特性を有効に利用するた
めには、各RHET素子内及びRHET素子相互間
でこの共鳴トンネリング効果が均一に現れること
が必要である。すなわちもし１つのRHET素子
内で共鳴トンネリング現象が局部的にばらついて
発生するならば期待される急峻なコレクタ電流の
変化が現れず、素子相互間で動作点がずれれば回
路は動作不可能となる。 しかるに従来のRHETでは第３図ａ，ｂに示
す如き構造で、VRESOの均一性は得られるが、電
流増幅率hFEを大きくする目的からベース層１４
を極力薄くするためにその抵抗値が高くなり、ベ
ース電極１８からの距離による電圧降下が大きく
なつてベース電圧VBEの分布を生ずる。特にhFE≒
10を得るためにベース層１４を20nm程度とすれ
ばこのばらつきが顕著に現れ、これに対処する手
段が必要となる。 〔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コレクタ層と、ノンドープのAl0.2Ga0.8As
第１バリア層と、ｎ型GaAsベース層と、２層の
Al0.3Ga0.7As層の間にGaAs層を設けた量子井戸
構造でノンドープの第２バリア層と、ｎ型GaAs
エミツタ層とが順次積層成長され、 金ゲルマニウム／金／タングステンシリサイド
積層構造のエミツタ電極、ベース電極及びコレク
タ電極が、該コレクタ電極を最も外側とする同心
円状に配設されてなる本発明によ共鳴ホツトエレ
クトロントランジスタにより解決される。 〔作用〕 本発明によるるRHETは、その各電極を同心
円状に配設する。この配置によりベース抵抗の絶
対値が同一ベース層厚の従来構造より低減され、
かつベース領域の各点のベース電極からの距離が
ほぼ均一となつて、ベース電圧VBEの不均一性が
解決される。 〔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は本発明の第１の実施例の模式平面
図、同図ｂはそのＸ−Ｘ断面図である。 本実施例の半導体基体の構成は前記従来例と同
様であり、これにエミツタ領域を画定し、かつベ
ース電極及びコレクタ電極を配設する領域を表出
する選択的エツチングを行つているが、これらの
領域は図示の様に同心円状にパターニングしてい
る。 この画定されたエミツタ層１６、ベース層１４
及びコレクタ層１２上に、例えば金ゲルマニウム
（AuGe）を20mm程度、金（Au）を100mm程度、
タングステンシリサイド（WSi）を300mm程度順
次積層し、パターニングを行つて、エミツタ電極
７、ベース電極８及びコレクタ電極９を形成す
る。本実施例では各電極のパターンを同心円状と
し、例えばエミツタ電極７の直径約2μｍ、ベー
ス電極８の内径約10μｍ、外径約18μｍ、コレク
タ電極９の内径約26μｍとしている。 半導体領域及び電極の上述のパターン形状によ
り、ベース電流経路の幅が拡大され、かつその長
さの均一性が従来例より大幅に改善されている。 更に第２図ａは本発明の第２の実施例の模式平
面図、同図ｂはそのＸ−Ｘ断面図である。 本実施例の半導体基体の構成並びに電極形成方
法は前記実施例と同様で、各電極が同心円状に配
置されているが、本実施例ではエミツタ領域、従
つてエミツタ電極７を円環状とし、その中心位置
にベース電極８ａ、外側にベース電極８ｂを設け
ている。本実施例ではベース電流の経路長の均一
性が前記第１の実施例より更に改善されている。 ベース層１４の厚さを約20nmとした場合にも、
前記各実施例のコレクタ電流に共鳴トンネリング
効果による極大が顕著に現れ、本発明の効果が確
認された。 〔発明の効果〕 以上説明した如く本発明によれば、ベース抵抗
の低減と均一性改善によりRHET素子内及び素
子間のベース電圧VBEの均一性が改善されて、電
流増幅率が大きく、かつ顕著な共鳴トンネリング
効果を示すRHET回路が実現された。
電圧VBEの或る値VRESOにおいて極大値を示し、そ
の前後でベース電圧VBEの僅かな変化によつて急
激に変化して極めて大きい電流駆動能力（gm）
が得られる。 しかしながらこの動作特性を有効に利用するた
めには、各RHET素子内及びRHET素子相互間
でこの共鳴トンネリング効果が均一に現れること
が必要である。すなわちもし１つのRHET素子
内で共鳴トンネリング現象が局部的にばらついて
発生するならば期待される急峻なコレクタ電流の
変化が現れず、素子相互間で動作点がずれれば回
路は動作不可能となる。 しかるに従来のRHETでは第３図ａ，ｂに示
す如き構造で、VRESOの均一性は得られるが、電
流増幅率hFEを大きくする目的からベース層１４
を極力薄くするためにその抵抗値が高くなり、ベ
ース電極１８からの距離による電圧降下が大きく
なつてベース電圧VBEの分布を生ずる。特にhFE≒
10を得るためにベース層１４を20nm程度とすれ
ばこのばらつきが顕著に現れ、これに対処する手
段が必要となる。 〔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コレクタ層と、ノンドープのAl0.2Ga0.8As
第１バリア層と、ｎ型GaAsベース層と、２層の
Al0.3Ga0.7As層の間にGaAs層を設けた量子井戸
構造でノンドープの第２バリア層と、ｎ型GaAs
エミツタ層とが順次積層成長され、 金ゲルマニウム／金／タングステンシリサイド
積層構造のエミツタ電極、ベース電極及びコレク
タ電極が、該コレクタ電極を最も外側とする同心
円状に配設されてなる本発明によ共鳴ホツトエレ
クトロントランジスタにより解決される。 〔作用〕 本発明によるるRHETは、その各電極を同心
円状に配設する。この配置によりベース抵抗の絶
対値が同一ベース層厚の従来構造より低減され、
かつベース領域の各点のベース電極からの距離が
ほぼ均一となつて、ベース電圧VBEの不均一性が
解決される。 〔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は本発明の第１の実施例の模式平面
図、同図ｂはそのＸ−Ｘ断面図である。 本実施例の半導体基体の構成は前記従来例と同
様であり、これにエミツタ領域を画定し、かつベ
ース電極及びコレクタ電極を配設する領域を表出
する選択的エツチングを行つているが、これらの
領域は図示の様に同心円状にパターニングしてい
る。 この画定されたエミツタ層１６、ベース層１４
及びコレクタ層１２上に、例えば金ゲルマニウム
（AuGe）を20mm程度、金（Au）を100mm程度、
タングステンシリサイド（WSi）を300mm程度順
次積層し、パターニングを行つて、エミツタ電極
７、ベース電極８及びコレクタ電極９を形成す
る。本実施例では各電極のパターンを同心円状と
し、例えばエミツタ電極７の直径約2μｍ、ベー
ス電極８の内径約10μｍ、外径約18μｍ、コレク
タ電極９の内径約26μｍとしている。 半導体領域及び電極の上述のパターン形状によ
り、ベース電流経路の幅が拡大され、かつその長
さの均一性が従来例より大幅に改善されている。 更に第２図ａは本発明の第２の実施例の模式平
面図、同図ｂはそのＸ−Ｘ断面図である。 本実施例の半導体基体の構成並びに電極形成方
法は前記実施例と同様で、各電極が同心円状に配
置されているが、本実施例ではエミツタ領域、従
つてエミツタ電極７を円環状とし、その中心位置
にベース電極８ａ、外側にベース電極８ｂを設け
ている。本実施例ではベース電流の経路長の均一
性が前記第１の実施例より更に改善されている。 ベース層１４の厚さを約20nmとした場合にも、
前記各実施例のコレクタ電流に共鳴トンネリング
効果による極大が顕著に現れ、本発明の効果が確
認された。 〔発明の効果〕 以上説明した如く本発明によれば、ベース抵抗
の低減と均一性改善によりRHET素子内及び素
子間のベース電圧VBEの均一性が改善されて、電
流増幅率が大きく、かつ顕著な共鳴トンネリング
効果を示すRHET回路が実現された。
第１図は本発明の第１の実施例を示す模式平面
図及び断面図、第２図は本発明の第２の実施例を
示す模式平面図及び断面図、第３図は従来例を示
す模式平面図及び断面図、第４図はRHETの動
作原理を示すエネルギー準位図、第５図は
RHETのコレクタ電流の例を示す図、第６図は
RHETによるEXCLUSIVE−NORゲートを示す
図である。 図において、７はエミツタ電極、８，８ａ及び
８ｂはベース電極、９はコレクタ電極、１１は半
絶縁性GaAs基板、１２はn+型GaAsコレクタ層、
１３はAl0.2Ga0.8Asバリア層、１４はn+型GaAs
ベース層、１５は量子井戸バリア層、１５ａ及び
１５ｃはAl0.3Ga0.7As層、１５ｂはGaAs層、１
６はn+型GaAsエミツタ層を示す。
図及び断面図、第２図は本発明の第２の実施例を
示す模式平面図及び断面図、第３図は従来例を示
す模式平面図及び断面図、第４図はRHETの動
作原理を示すエネルギー準位図、第５図は
RHETのコレクタ電流の例を示す図、第６図は
RHETによるEXCLUSIVE−NORゲートを示す
図である。 図において、７はエミツタ電極、８，８ａ及び
８ｂはベース電極、９はコレクタ電極、１１は半
絶縁性GaAs基板、１２はn+型GaAsコレクタ層、
１３はAl0.2Ga0.8Asバリア層、１４はn+型GaAs
ベース層、１５は量子井戸バリア層、１５ａ及び
１５ｃはAl0.3Ga0.7As層、１５ｂはGaAs層、１
６はn+型GaAsエミツタ層を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半絶縁性GaAs基板上に、ｎ型GaAsコレク
タ層と、ノンドープのAl0.2Ga0.8As第１バリア層
と、ｎ型GaAsベース層と、２層のAl0.3Ga0.7As
層の間にGaAs層を設けた量子井戸構造でノンド
ープの第２バリア層と、ｎ型GaAsエミツタ層と
が順次積層成長され、 金ゲルマニウム／金／タングステンシリサイド
積層構造のエミツタ電極、ベース電極及びコレク
タ電極が、該コレクタ電極を最も外側とする同心
円状に配設されてなることを特徴とする共鳴ホツ
トエレクトロントランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61016699A JPS62176161A (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | 共鳴ホットエレクトロントランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61016699A JPS62176161A (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | 共鳴ホットエレクトロントランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62176161A JPS62176161A (ja) | 1987-08-01 |
| JPH0431191B2 true JPH0431191B2 (ja) | 1992-05-25 |
Family
ID=11923535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61016699A Granted JPS62176161A (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | 共鳴ホットエレクトロントランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62176161A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100498462B1 (ko) * | 2002-11-22 | 2005-07-01 | 삼성전자주식회사 | 댐핑 장치 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2696849B2 (ja) * | 1987-09-02 | 1998-01-14 | 日本電気株式会社 | 半導体装置 |
| JPH01108770A (ja) * | 1987-10-22 | 1989-04-26 | Fujitsu Ltd | 共鳴トンネリング半導体装置 |
| US6059627A (en) * | 1999-03-08 | 2000-05-09 | Motorola, Inc. | Method of providing uniform emission current |
-
1986
- 1986-01-30 JP JP61016699A patent/JPS62176161A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100498462B1 (ko) * | 2002-11-22 | 2005-07-01 | 삼성전자주식회사 | 댐핑 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62176161A (ja) | 1987-08-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |