JPH0693506B2

JPH0693506B2 - バイポーラホットエレクトロントランジスタ

Info

Publication number: JPH0693506B2
Application number: JP1232697A
Authority: JP
Inventors: フレデリックジョンレヴィアンソニー
Original assignee: アメリカンテレフォンアンドテレグラフカムパニー
Priority date: 1988-09-07
Filing date: 1989-09-07
Publication date: 1994-11-16
Anticipated expiration: 2009-11-16
Also published as: EP0358407A3; DE68924573T2; KR900005609A; KR940002019Y1; CA1303754C; EP0358407A2; JPH02113579A; EP0358407B1; DE68924573D1

Description

【発明の詳細な説明】（発明の技術分野）本発明は能動半導体デバイスの分野に関する。より具体
的には、本発明は、少なくとも電流のかなりの部分がホ
ットエレクトロンによって運ばれるバイポーラトランジ
スタに関する。

（発明の背景）ホットエレクトロントランジスタは潜在的に従来の（拡
散）トランジスタによって達成できる周波数を超える周
波数にて動作できる能力をもつことが知られている。こ
れに関しては、例えば、IEEEスヘ゜クトラム（IEEE Spectru
m）、1986年２月号、第36乃至38頁のT.E.ベル（T.E.Bel
l）の掲載論文を参照すること。さまざまなタイプのホ
ットエレクトロントランジスタ（HET）が提案されてい
る。本発明は、これらトランジスタの１つの特定のクラ
ス、つまり、異種接合双極HETに関する。これの簡単な
説明については、同書の第42乃至45頁のL.F.イーストマ
ン（L.F.Eastman）の掲載論文を参照すること。

バイポーラトランジスタ内のエミッタからコレクタへの
電子の流れは、電圧V_ebを加えてエミッタ／ベースバリ
アの電位を変動することによって制御される。この電子
の流れは、また、ベースとコレクタの間に外部から加え
られた電圧V_bcの関数として変動する。通常の動作条件
下においては、V_bcはベース／コレクタ接合を逆バイア
スする。双極HETのエミッタからベースに注入される電
子は、ベース内の周囲の電子の熱エネルギーよりも実質
的に大きなエネルギーを持つ。これらホットエレクトロ
ンは、理想的には、大きな散乱を受けることなくベース
を横断する。このベース／コレクタバリアがホットエレ
クトロンのエネルギーより低くされると、ホットエレク
トロンの幾らかは、バリアを越えてコレクタの空乏領域
に伝わり、コレクタコンタクト領域内の伝導電子の海に
入る。

容易に理解できるごとく、このタイプのデバイスを実用
的なHETとして機能させるためにはさまざまな問題を克
服することが要求される。これら問題には、ベースを通
じての、及び望ましくは、コレクタの空乏領域を通じて
の実質的に完全なホットエレクトロンの輸送を達成する
ことの困難さが含まれる。

A.F.J.リーバイ（A.F.J.Levi）によるアメリカ合衆国特
許出願第074,127号（1987年７月17日出願）は、改良さ
れたHETを達成するための手段を開示する。ただし、よ
り大きなβ及び高いしゃ断周波数のような改良された特
性に対してのより一般的な要求の観点から、HET特性の
向上をさらに達成するための手段が大いに期待される。
本発明はこの手段を含むHETを開示する。

以下本発明を説明するのに必要な用語の定義を示す。

伝導電子は、ここでは、このエネルギーＥが周囲の熱エ
ネルギーk_BTより実質的に大きな場合、任意の半導体領
域内のホットエレクトロンとみなされる。典型的には、
Ｅ10k_BTであり、ここで、k_Bはボルツマン定数（Boltz
mann constant）を表わし、Ｔは格子の絶対温度を表わ
す。

“ホットエレクトロン（hot electron）”トランジスタ
（HET）は、動作特性が実質的にそのトランジスタのト
ランジット領域を通じてのホットエレクトロンの輸送に
よって決定され、このトランジット領域内にホットエレ
クトロンの最小の散乱をもつタイプのトランジスタであ
る。

HETの“トランジット領域（transitregion）”は、ここ
では、HETのそれを通じて大きなホットエレクトロンの
輸送が起こるあるいは起こることが意図される部分であ
る。例えば、バイポーラトランジスタにおいては、この
トランジット領域はベース及びコレクタ空乏領域から成
る。HET内に実質的なホットエレクトロンの輸送が起こ
り得るためには、トランジット領域の幅がその材料内の
ホットエレクトロンの平均自由行路以下であることが要
求される。

“周囲（ambient）”電荷キャリアとは、格子と本質的
に熱平衡にある電荷キャリア（電子あるいは正孔）を意
味する。例えば、ｎ−ｐ−ｎ双極HETにおいては、ベー
ス内の周囲電荷キャリアは正孔である。

電子散乱は、ここでは電子のエネルギー内の関連する電
荷がΔ＝h/2πτholes以下である場合は“弾性（elasti
c）”、これ以上である場合は、“非弾性（inelastic）
であると呼ばれる。ここで、ｈはプランクの定数を表わ
し、τholes＝m^*μ/eであり、ここで、m^*は有効正孔質
量を表わし、μは正孔移動度を表わし、そしてｅは電子
チャージを表わす。これに関しては、例えば、N.D.メル
ミン（N.D.Mermin）、フィジカルレビュー（Physical R
eview）、Ｂ、Vol.1、第2362乃至2367頁、1970年号を参
照すること。一例として、２×10²⁰cm^-3のｐ−タイプ不
純物濃度を持つGaAsにおいては、μは約50cm²/V−secで
あり、約46meVのΔを与える。

（発明の概要）本発明は、より一般的には、改良された特性を持つHET
を製造するための設計要素に関する。例えば、本発明に
よる設計要素を使用すると、先行技術のトランジスタに
よって達成が可能な周波数より高い周波数にて動作が可
能な化合物半導体双極HETを得ることが可能である。こ
れらトランジスタはさまざまな用途、例えば、高ビット
速度光ファイバ伝送システムの中継器に使用することが
できる。

本発明によるHETは、概ね先行技術のHETのそれと類似す
る形状を持つが、典型的には、臨界寸法（critical dim
ension）、例えば、Z_b及びZ_c（第２図参照）が縮小され
る。本発明によるHETは１つの電子放出領域（第１の領
域）、集電領域（第３の領域）、及び第１の領域と第３
の領域の中間にあり、これとのインタフェースを形成す
る第２の領域を含む。第１の領域はエミッタ層を含み、
第２の領域はベース層を含み、そして、典型的には、こ
のエミッタ層はベース層と接触して、エミッタ／ベース
インタフェースを形成する。ベース層は、典型的に
は、第３の領域の材料とも接触し、ベース／コレクタイ
ンタフェースを形成する。第１、第２及び第３の領域
は、個々が１つあるいはそれ以上の化合物半導体材料の
層を含み、ベース層の組成は、少なくともエミッタ層の
組成と異なる。多くの場合、第２の領域の材料は本質的
に第３の領域の材料と同一であり、第２の領域及び第３
の領域の材料は異なるドーパント及び／あるいは異なる
ドーパント濃度を持つ。

本発明によるHETは、またそれぞれ第１、第２及び第３
の領域との電気接触を行なうための手段、及び第１の領
域から第２の領域にホットエレクトロンを注入するため
の手段を含む。こうして注入されたホットエレクトロン
の大部分（好ましくは90％以上）は大きなエネルギー損
失なしに第２の領域を通過し、ベース／コレクタインタ
フェースを横断する。注入されたホットエレクトロンは
平均エネルギーEiを持つ。

容易に理解できるように、HET内においては、第２の領
域内に注入されたホットエレクトロンの大部分は第２の
領域及びトランジット領域の残りの部分を非弾性散乱
（inelastic scatter-ing）を通じて熱化されることな
く、そして、望ましくは、大きな弾性あるいは非弾性散
乱を受けることなく横断しなければならない。これは、
望ましい設計目標として、トランジット領域内に比較的
低いドーパント濃度をもつトランジスタを示唆する。他
方、高しゃ断周波数は、第２の領域への制御信号の印加
と関連するシート抵抗Rbが比較的低いときにのみ達成で
きる。低Rbは第２の領域内に高ドーパント濃度を要求す
る。つまり、対立する要件が存在し、このため先行技術
においては設計上の妥協が要求され、設計サイズの縮小
が思う通り実現できなかった。

（実施例）第１図は本発明によるHET10を簡略的に示すが、ここ
で、番号11、12及び13は、それぞれトランジスタの第
１、第２、及び第３の領域を示す。多くの場合、これら
領域は、じかに、それぞれエミッタ、ベース及びコレク
タと同定できる。個々の領域は、複数の半導体材料の層
から成る。第３の領域の部分17はコレクタ空乏領域であ
り、番号14、15及び16はそれぞれ第１、第２、及び第３
の領域への電気コンタクトを作るための手段を示す。本
発明によるトランジスタは、離散デバイスであっても、
あるいは集積回路の一部であってもよい。これら離散デ
バイス並びに集積回路は、周知の方法によって製造する
ことができるが、これらには、典型的には、分子ビーム
エピタキシー（MBE）及び／あるいは金属−有機化学蒸
着（MOCVD）法が含まれる。

第２図は一例としての本発明によるバイアス下のHETと
関連するエネルギー図を簡略的に示す。このエネルギー
図は当業者にとっては十分に理解できるものである。
“エミッタ”、“ベース”、及び“コレクタ”と呼ばれ
る領域は、それぞれ、トランジスタの第１、第２、及び
第３の領域と対応し、番号21及び22はそれぞれ下側伝導
帯エッジ及び上側価電子帯エッジを示す。矢印はホット
エレクトロンの流れの方向を示し、番号23はエミッタ領
域内の伝導電子の海を示し、番号24はベース領域内の価
電子帯内の正孔を示し、そして、番号25はコレクタコン
タクト領域内の伝導電子の海を示す。ベース領域は厚さ
Z_bを持ち、そしてコレクタ空乏領域は厚さZ_cを持つ。Z_b
とZ_cが一緒になってトランジット領域の厚さとなるが、
これは、好ましくは、他の設計パラメータ、例えば、R_b
と最低限の両立が保たれるようにされる。E_F,h及びE_F,e
は、それぞれ、ベース領域内の正孔のフェルミエネルギ
ー、及びコレクタ領域内の電子のフェルミエネルギーで
ある。Vbcはベースとコレクタの間の外部から加えられ
た電圧に起因する電圧差である。

本出願人は向上された高周波数挙動を可能とするHETを
設計すること許す全く予期されなかった発見をした。こ
の新しく発見された特性のため、第２の領域のドーピン
グに関する上に議論の対立する要件は以前考えられたよ
りも少なくとも非常に緩和される。より具体的には、HE
Tの対象となる多くの半導体材料（例えば、GaAs、AlGaA
s、In_0.53Ga_0.47As）内の任意のエネルギーEiのホット
エレクトロンと関連する非弾性散乱率1/τinはドーパン
ト原子（nb）の平均濃度の関数として最大値をもち、nb
＞n_b,maxの場合は、n_b,maxの所でこの値よりも非常に低
くなることを発見した。ここで、n_b,maxは1/τinの最大
の所でのドーパント原子の密度である。非弾性散乱時間
はτinで示される。

ｐ−ドープされたGaAs内のホットエレクトロンに対する
非弾性散乱率が第３図にドーパントレベルの関数として
示される。第３図からわかるように、この散乱率は対象
となる殆どのドーパントレベルに対してEiの関数であ
り、顕著な最大を持つ。高ドーピングレベル（例えば、
n_b10²⁰cm^-3）においては、非弾性散乱率は、低ドーピ
ングレベル（例えば、n_b10¹⁷cm^-3）の場合より低くな
る。同様の結果が本発明の実施に有効な他の化合物半導
体材料についてもいえる。従って、本発明によるとベー
ス内の平均ドーパント濃度は、典型的には、少なくとも
10²⁰cm^-3、通常、２×10²⁰cm^-3あるいはそれ以上とされ
る。

高ドーピングレベルに対する非弾性散乱率の予期せぬ減
少の結果として、今日まで技術者にとって同時に得られ
るとは期待されてなかった２つの特性、つまり、比較的
低いRb及び低い1/τinの両方を持つHETを設計すること
が可能である。これは第２の領域内のドーピングレベル
をEiの任意の動作値に対して、n_b＞n_b,maxとなるように
選択することによって達成される。任意の半導体材料に
対するn_b,maxの値は第３図内に示される結果を得るため
に使用されたタイプの計算によって決定することも、あ
るいはn_bのみが異なる一連の他は同一のHETに関しての
低温での1/V測定を遂行することによって経験的に決定
することもできる。

上の記述は非弾性散乱率に関するものである。GaAs内の
弾性散乱率の挙動が第４図にランダムに分布するｐ−タ
イプドーパントのレベルの関数として示される。図面か
らわかるように、約５×10²⁰cm^-3以上のドーパントレベ
ルに対しては、ドーパントイオンからの弾性散乱が、こ
れらイオンがランダムに分布している場合、ｐ−タイプ
GaAs内のホットエレクトロンに対する主な散乱メカニズ
ムである。上に述べた他の半導体材料に対しても類似の
結果が得られる。

本発明の好ましい実施態様によると、第２の領域内のド
ーパント原子は、今日に至るまで一般的であったよう
に、ランダムに分布しておらず、少なくとも部分的な秩
序を持ち、これによってホットエレクトロンの弾性散乱
率が大きく低減される。電流の流れと平行の方向にこの
秩序を得るための一例としての技術にデルタドーピング
（例えば、フィジカルレビュー（Physical Revie
w）、Ｂ、Vol.36（1987年）第1348乃至1351頁に掲載の
E.F.スチューバート（E.F.Schubert）らの論文を参照）
法があり、これによって、ドーパント原子の空間的に均
一でない分布が生成される。

典型的には、この分布は、エミッタ／ベースインタフェ
ースと水平の高度にドープされた材料の１つあるいは複
数の薄い“シート（sheet）”を含む。秩序を得るため
のもう１つの一例としての技術は、第２の領域内への秩
序ある合金の形成から成る（例えば、フィジカルレビ
ューレターズ（Physical Review Letters）、Vol.60
（25）（1988年）、第2645乃至2648頁のA.ゴムヨー（A.
Gomyo）による掲載論文を参照）。この場合は、第２の
領域内のドーパント原子はこの合金の周期格子の部分を
形成する。

本出願人はこれもHETの改良された特性に寄与するもう
１つの発見を行なった。HETデバイスにおいては、典型
的には、第２の領域を通過し、第２と第３の領域のイン
タフェースに伝わったホットエレクトロンが大きな散乱
なしにトランジット領域（典型的にはコレクタ空乏領
域）の残りの部分を通じても伝わることができることが
要求される。

多くの先行技術によるHETにおいては、（100）−配位を
持つIII−Ｖ半導体内の重要な散乱メカニズムはΓから
Ｘ谷への（バンド内）谷間散乱（intervalley scatteri
ng）である。当業者においては、この用語は周知であ
る。電子は典型的には第２の領域内のΓ谷内に注入さ
れ、これらのトランジット領域の通過を通じてこの谷内
に電子を保つことが有利である。トランジット領域内の
Γ→Ｘ谷間散乱の確率は、Γ→Ｘ谷間散乱が可能なトラ
ンジット領域の部分内に費やされるホットエレクトロン
の平均時間がその半導体材料内のΓからＸへの散乱（τ
_Γ−Ｘ）に対する平均散乱時間より小さくされた場合、
大きく減少できる。Γ→Ｘ散乱がその中で可能なトラン
ジット領域の関連する部分は、V_bc及び厚さZcに依存す
る。ベース／コレクタがV_bc＝１ボルトに逆バイアスさ
れた状態においては、Γ→Ｘ散乱が起こる第３の領域の
部分は、GaAsの場合は約0.79Zc、そして、In.₅₃Ga.₄₇As
の場合は約0.33Zcである。ここで対象となる多くの半導
体内のτ_Γ−Ｘは約50fsのオーダーであると推測できる
ため、ここで対象となる殆どのIII−Ｖ半導体におい
て、トランジット領域内の少なくとも比較的低いΓ→Ｘ
散乱確率を確保するためには、Zcは約100nm以下である
ことが望ましい。例えば、GaAs内において、Zc50nmの
場合は、Ei及びV_bcの対応する値に対して、トランジッ
ト領域内に少しのΓ−Ｘ散乱が起こり、また、In.₅₃Ga.
₄₇Asについても、Zc70nmの場合、同じである。従っ
て、本発明による幾つかの好ましいデバイスにおいて
は、第３の領域は第２の領域と接触する厚さZcのドープ
されないあるいは比較的軽くドープされた部分、及び第
２の領域から離れた比較的軽くドープされた部分を含
み、ここで、Zc最大でも約100nmとされる。

本発明による好ましいHETにおいては、V_bcに制約が存在
する（第２図参照）。バンド間散乱を回避するため、こ
れら電子は第３の領域内において、第３の領域内の伝導
帯のエネルギー幅E_w（伝導帯の下端エネルギーレベルと
真空エネルギーレベルとの間の幅）以下のエネルギーに
のみ加速できる。これは、以下を含蓄する。

ｅV_bc,maxE_bw−Eg−E_F,e−E_F,h ここで、ｅは電子チャージであり、V_bc,maxは最大許容V
_bcであり、Egは第３の領域材料内のバンドギャップであ
り、そして、E_F,e及びE_F,hはそれぞれ第３の領域のコン
タクト部分内の電子フェルミエネルギー及び第２の領域
内の正孔である。他方、短いトランジット時間、従っ
て、潜在的に高いしゃ断周波数、並びに高出力インピー
ダンスを達成するためには、比較的大きなV_bcを使用す
ることが必要である。本発明による好ましいデバイスに
おいては、コレクタコンタクト領域は比較的強くドープ
され、一例として、約10¹⁹cm^-3以上、好ましくは、５×
10¹⁹cm^-3以上のドーパント原子を含む。

本発明による特に好ましいHETにおいては、第３の領域
は（約2.0eVのE_bw及び約1.4eVのEgを持つGaAsと比較し
て）比較的大きなE_bw−Egを持つ材料から成るが、これ
は、このようなデバイスがV_bcの比較的大きな動作電圧
レンジを持つためである。一例として、In.₅₃Ga.₄₇Asは
このような材料である。

本発明の一例としての実施態様においては、エミッタ
（11）はｎ−タイプInP（５×10¹⁷cm^-3ドーパント原
子、例えば、Si）であり、ベース（12）及びコレクタ
（13）はIn.₅₃Ga.₄₇Asである。ベース層（Z_b）の厚さは
約40nmであり、そしてコレクタ空乏領域（17）の厚さZc
は約70nmである。ベースは順番に、5nm厚の本質的にド
ープされてないセットバック層、これに続くシート間に
6nmの空間を持つ６δドープシート、及びこれに続くも
う１つの5nmセットバック層から成る。異なるδ−ドー
プシートは１×10¹⁴cm^-2ｐ−タイプドーパント原子（例
えば、Be）を含み、結果として、ベース層の関連する部
分内に２×10²⁰cm^-3の平均ドーパント濃度を与える。理
解できるように、１つのδ−ドープ層は最大でも数原子
層の厚さである。こうして製造されたドーパント原子の
空間的に不均一の分散は、ベース領域内にランダムに分
布するドーパント原子を持つ先行技術によるHETと比べ
て、ホットエレクトロンの少ない弾性散乱を持つことが
期待できる。n⁺コレクタコンタクト領域は約300nm厚
で、５×10¹⁹cm^-13のドーパント濃度を持つ。このデバ
イスは周知の技術によって製造される。これら技術の一
例としては、MBE、リソグラフィー及びプラズマエッチ
ングが含まれる。電気コンタクト（14、15、16）は従来
の技術によって作られる。

本発明の一例としてのさらにもう１つの実施態様におい
ては、HETがAl.₃₅Ga.₆₅Asがエミッタ層を形成するのに
使用され、GaAsがベース及びコレクタのために使用さ
れ、50nmのZcを持つことを除いて、実質的に上に説明の
ものと同様に作られる。別の実施態様においては、ベー
ス層は、前の説明のように６個でなく、ｐ−タイプドー
パント原子（３×10¹⁴cm^-2のエリア密度）の２つのδ−
ドープシートを持つ。これらシートは30nmだけ離され、
結果として、２×10²⁰cm^-3の平均ドーパント密度が達成
される。このドーピングスキームも弾性散乱を低減する
ことが期待される。

上に述べたδ−ドーピングは成長方向にランダムでない
成長を示すが、通常は、ドープされたシート内の秩序を
与えることはない。ドープされたシート内の少なくとも
部分的な秩序が堆積条件の適当な選択によって得られる
ことが期待できる。この秩序はホットエレクトロンの弾
性散乱をさらに減少し、従って、デバイスの性能を向上
させることが期待される。

少なくとも部分的な平面内秩序を与えることが期待され
る堆積条件は比較的低い基板温度（典型的には約500℃
以下）及び成長雰囲気内の適当な元素のオーバープレッ
シャー（あるいはアンダープレッシャー）である。例え
ば、Beがドーパントの場合は、Asのオーバープレッシャ
ー（この分圧は典型的には通常の分圧の少なくとも150
％とされる）がBe原子がGa位置上に優先的に位置するこ
とを保証する。一方、ドーパントがＣの場合は、Asのア
ンダープレッシャー（この分圧は典型的には通常の分圧
の最大でも75％とされる）と、Gaのモノレイヤの一部
（例えば、1/2モノレイヤ）の堆積が、As位置上にＣが
優先的に置かれることを保証する。低い基盤温度は堆積
された原子の大きな表面拡散を阻止し、この手順はこう
してドーパント原子の部分的秩序を与える。部分的秩序
は、現在のところ、ドーパント原子に対する分布関数の
フーリエ変換が０ｋk_iのレンジ内において最大でも
0.1の値を持つ場合は、1/τelを大きく低減させると考
えられている。ここで、k_iは注入されたホットエレクト
ロンの平均波ベクトルを表わす。上の要件を満たす秩序
は“実質的（substantial）”秩序と呼ばれる。分布関
数は、少なくとも原理的には、走査トンネルマイクロス
コピーあるいは電子回折のような周知の技術によって決
定できる。

本発明と関係ある多くの状況下における“部分的秩序”
は、あるタイプの格子位置（例えば、GaAs内のGaの位
置）上にドーパント原子を発見する確率が他のタイプの
格子位置（例えば、GaAs内のAsの位置）上にこの原子が
発見される確率と実質的に異なるとき存在するものとみ
なされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるデバイスを簡略的に示し、第２図は本発明によるデバイスの伝導帯バンド構造の幾
つかの要素を簡略的に示し、第３図及び第４図はそれぞれｐ−タイプGaAs内の非弾性
及び弾性散乱率の一例としての曲線をドーパント濃度の
関数として示す。［主要部分の符号の説明］ 10……HET 11……第１領域 12……第２領域 13……第３領域 14……電気コンタクトを作る手段 15……電気コンタクトを作る手段 16……電気コンタクトを作る手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）電子放出領域である第１の領域（1
1）、電子収集領域である第３の領域（17）、及び該第
１と第３の領域の中間に位置し該第１と第３の領域に対
しエピタキシャル結晶となっている第２の領域（12）を
含み、該第１、第２、及び第３の領域の各々が半導体材
料からなり、該第２の領域の材料の組成が該第１の領域
の材料の組成と該第１と第２の境界面の所では異なり、
該第１及び第３の領域の各々の少なくとも一部がｎ−タ
イプの導電性を有し、該第２の領域の少なくとも一部が
ｐ−タイプの導電性を有し、該第２の領域が厚さZ_b、ベ
ース抵抗R_b、平均ドーパント濃度n_b、及びホットエレク
トロンに対する非弾性散乱率1/τinを有し、ｂ）該第１、第２、及び第３の領域とそれぞれ電気コン
タクトを作る手段を含み、及びｃ）該第１の領域から該第２の領域に注入されたホット
エレクトロンの少なくとも大部分が該第２及び第３の領
域間の境界面を横断するように平均エネルギーE_iのホッ
トエレクトロンを注入する手段とを含むバイポーラホッ
トエレクトロントランジスタにおいて、ｄ）非弾性散乱率1/τinがn_bの関数として変化しそして
所与のE_iの値に関して最大値を持ち（該最大値の所のn_b
がn_b,maxと称する）、ｅ）n_bがn_b,maxより大きくなるように選択され、これに
よって該トランジスタが比較的小さなZ_bと比較的小さな
ベース抵抗R_bを持つことを特徴とするトランジスタ。
【請求項２】n_bが少なくとも約10²⁰cm^-3であることを特
徴とする請求項１記載のトランジスタ。
【請求項３】該第２の領域内のドーパント原子がランダ
ムでない分布を持ち、これによって該ホットエレクトロ
ンの弾性散乱率（1/τel）が該第２の領域内のドーパン
ト原子が本質的にランダムの分布を持つことを除いて同
一のトランジスタより実質的に低くされることを特徴と
する請求項１記載のトランジスタ。
【請求項４】該ランダムでない分布が比較的高濃度にド
ープされた材料の１つあるいは複数の層から成る空間的
に不均一の分布からなり、２つ以上の高濃度にドープさ
れた層から成る場合は、任意の２つの隣接する高濃度に
ドープされた層間のドープされないあるいは比較的軽く
ドープされた材料の１つの層が含まれることを特徴とす
る請求項３記載のトランジスタ。
【請求項５】該ランダムでない分布が該第２の領域の少
なくとも一部においてドーパント原子が実質的な秩序を
有することを特徴とする請求項３記載のトランジスタ。
【請求項６】該第２の領域の該少なくとも一部は比較的
高濃度にドープされた材料の層であり、該層はドープさ
れてないあるいは比較的軽くドープされた材料によって
比較的高濃度にドープされた材料の別の層から離間され
ていることを特徴とする請求項５記載のトランジスタ。
【請求項７】該第３の領域が該第２の領域と接触する厚
さZ_cのドープされてないあるいは比較的軽くドープされ
た部分、及び第２の領域から離された比較的高濃度にド
ープされた部分からなり、Z_cが最大でも100nmであるこ
とを特徴とする請求項１記載のトランジスタ。
【請求項８】少なくとも該第３の領域が伝導帯のエネル
ギー幅E_bw及びバンドギャップのエネルギー幅E_gを持つ
化合物半導体材料から成り、該材料のE_bw−E_gがGaAsのE
_bw−E_gより実質的に大きくなるように選択されることを
特徴とする請求項１記載のトランジスタ。
【請求項９】該第１の領域がｎ−タイプInPから成るこ
とを特徴とする請求項１記載のトランジスタ。
【請求項１０】請求項１記載のトランジスタであって、ｉ）n_bが少なくとも約２×10²⁰cm^-3であり、 ii）該第２の領域内のドーパント原子が空間的に不均一
の分布を持ち、該分布は比較的高濃度にドープされた材
料の少なくとも２層及びこの間に位置するドープされな
いあるいは比較的低濃度にドープされた材料から形成さ
れており、 iii）該少なくとも２つの層内の該ドーパント原子が実
質的な秩序を有し、 iv）該第３の領域が該第２の領域と接触する厚さZ_cのド
ープされないあるいは比較的軽くドープされた部分を持
ち、Z_cが最大でも約100nmであり、ｖ）該第３の領域がさらに該第２の領域から離間された
少なくとも約10¹⁹／cm³個のドーパント原子を含む比較
的高濃度にドープされた部分を含み、そして vi）該第２及び第３の領域がE_bw−E_gが約0.6eV以上とな
るような伝導帯のエネルギー幅E_bwとバンドギャップの
エネルギー幅E_gを持つ化合物半導体材料から成ることを
特徴とする請求項１記載のトランジスタ。