JPS6119167A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS6119167A
JPS6119167A JP59139692A JP13969284A JPS6119167A JP S6119167 A JPS6119167 A JP S6119167A JP 59139692 A JP59139692 A JP 59139692A JP 13969284 A JP13969284 A JP 13969284A JP S6119167 A JPS6119167 A JP S6119167A
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JP
Japan
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emitter
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collector
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JP59139692A
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JPH0458705B2 (ja
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Kenichi Imamura
健一 今村
Naoki Yokoyama
直樹 横山
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D48/00Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
    • H10D48/30Devices controlled by electric currents or voltages
    • H10D48/32Devices 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
    • H10D48/36Unipolar devices
    • H10D48/362Unipolar 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]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/80Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
    • H10D62/82Heterojunctions
    • H10D62/824Heterojunctions comprising only Group III-V materials heterojunctions, e.g. GaN/AlGaN heterojunctions

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置、特に新しく開発されつつあるバリ
ア層をトンネル効果によって突き抜けたホットエレクト
ロンを用いる半導体装置の改善に関する。
マイクロエレクトロニクスは現代産業発展の基盤となり
、また社会生活の大きな進展を促している。現在このマ
イクロエレクトロニクスの主役は超大規模集積回路装置
に代表されるシリコン(Si )半導体装置であり、特
性の向上と集積度の拡大が強力に推進されている。
そのシリコンの物性に基づく限界をこえる高速化などを
実現するために、砒化ガリウムなどの化合物半導体を用
いるトランジスタ及び集積回路装置が開発されているが
、更に化合物半導体を用いる増幅素子としそ、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デバイス
を実現する研究が開始されている。
〔従来の技術〕
THWTA(Tunneling  Hot  Ele
ctron  TransferAmplifier或
いはHET (Hot Filectron Tran
sistor)と呼ばれるデバイスでは、第27(at
のポテンシャルダイヤグラムに示す動作が行なわれる。
(M。
He市1um ;  1980  I EEB  B夏
ectron  Devices Meeting)す
なわち本デバイスはエミッタ、ベース及びコレクタの3
領域を備えるが、ベースとエミク4及びコレクタとの間
にそれぞれポテンシャルバリアが設けられている。
例えば温度77(K)において、エミッタをベースに対
【、て負の電位とするバイアス電圧が加えられたと去、
エミッタ電流IEを構成する電子がエミッターベース間
のバリアをトソ不ル効果により突永抜けろ。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
てはエミッターベース間の電位差VBEによって伝導帯
端に対してeVBEだけ高いエネルギー準位にある。こ
のエネルギールもつ電子はコレクタに向って弾劾的にa
む。
ベース領域に対する前記コレクタ側のバリア高さをφC
1電子ビームのエネルギーの正常な幅の1/2をδとす
るとき、電子の前記エネルギー準位差のX成分がφC十
δより大であるときは、エミッタ電流よりの大部分はコ
レクタ側のバリアφCを越えることができる。
本デバイスでエミッタ電流に対するコレクタ電を得るこ
とができる。ただしRoutはコレクタインピーダンス
、 Rinはエミッタインピーダンスである。
本デバイスを実現するために、第2図(b)に例示する
如き構造が行なわれている。
図において、21は0→゛型G a A s基板、22
は例えば厚さ400 nm程度のn+型G a A s
コンタクト層、23は例えば厚さ100 nm程度のn
型GaAsコレクタ層、24は例えば厚さloonmで
ノンドープのAtGaAsバリア層、25は例えば厚さ
1100nで不純濃度5 X I Q ”cm−”程度
のn型GaAsベース層、26は例えば厚さ50nmで
ノンドープのAtGaAs バリア層、27は例えば厚
さ50nm程度のn型GaAsエミッタ層、28は例え
ば厚さ200nm程度のn+mGaAs コy 41ク
ト層、29は例えば厚さ200nm程度のngGaAs
コンタクト層、31はコレクタ電極、32はベース電極
、33はエミッタ電極を示す。
上述の構造のうちベース層は、電子がこれを通過する確
率を大きくシ、かつ走行時間を短縮するために、その不
純物濃度を低くかつ厚さを薄くすることが望ましく、例
えばその厚さは前記例より薄い10乃至20nm程度と
することが望ましい。
ベース層のこの様な条件に対処するために、前記従来例
においては、n生型G a A sコンタクト層29を
設けてこのコンタクト層29上にベース電極32を形成
している。このベース電極構造特に0+型コンタクト層
の製造方法を本出願人は先に特WtF$59−6393
8号によって提供している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
先に第2図(blに示した従来の構造においては2、ン
ダ バリア層26とベース電極のコ次りト層29との間に、
ベース層25が表出する領域を生じている。
この領域の幅はマスク合せ精度等から例えば1μ窮程度
であるが、ここに表面空乏層を生じ、またバリア層26
のエツチングの際にベース層25が若干エツチングされ
ることもあって、低不純物濃度で厚さの小さいベース層
25の抵抗値を一層高くする結果を招いている。
本デバイスの特性を期待される如くに実現するために、
これに対処する手段が必要である。
〔問題点を解決するための手段〕
前記問題点は、n型のエミッタ層と、i型の第1のバリ
ア層と、n型のベース層と、i型の第2ツタモジくはコ
レクタ層並びに該第1もしくは第2のバリア層がバター
ニングされ、かつ核ベース層上にベース電極がコレクタ
層を介してもしくは介するこ七なく配設され、該エミッ
タもしくはコレククH,!=該ベース電極もしくはその
コンタクト層との間の間隙が、前記バリア層のパターン
によって形成されてなる本発明による半導体装置により
解決される。
〔作 用〕
本発明による半導体装置の半導体基体は、前記従来例と
同様にn型のエミッタ層、ベース層及びコレクタ層と、
この眉間にi型、すなわちノンドープのバリア層が設け
られる。またこの積層構造を挾んでエミッタ及びコレク
タコンタクト層が通常設けられる。なおエミッタ及びコ
レ、フタの何れを半導体基板側としてもよい。
またベース層上の各半導体層をバターニングし、もよい
ことも従来と同様である。
本発明によ!tば、ベース層上のバリア層のパターンを
、該バリア層上のエミッタ層もしくはコレクタ層とその
上のコンタクト層のパターンに、ベースコンタクト層(
ベース電極がベース層に直接液して設けられる場合には
ベース電極)と前記エミッタ層等との間に必要な間隔を
加えた形状とする。
ベース層上に設けるペースコツタクト層等ヲ、前記バタ
ー゛ノのバリア層に位置整合して形成するこ乏によって
、ベース層を表出することなく、かつエミッタ層等にの
間に所要の間隔を保つて、ベースコン・タフ)15及び
ベース電極が設けられて前記問題点が解決される。
なおノンドープのi型であるバリア層がベースコンタク
ト層り)シ<はベース電極に接触しても、特性に支障を
生じない。
〔実施例〕
以下本発明を第1図に工程順断面図を示す実施例を参照
して具体的に説明する。
第1図(al参照 、 不純物濃度が2 ×I O” 0WL−”程度のn
+mGa’As基板工上に分子線エピタキシャル成長方
法(MHD法)或いは有機金属熱分解気相成長方法(M
OCVD法)などによって下記の各半導体層を成長する
ただし下記表中組成比XはA tz G al−X A
 3のktの組成比を表わし、X=0はGaA、sを表
わす。なお各数値は1例を示す。
8     0     2X1016’    20
07     0     5XIO175060,3
ノンドープ   50 5    0    5X1017504  0.3 
  ノンドープ  1003    0    5Xl
O”    1002    0    2XIO” 
   400上記半導体層中、n型GaAs層3はコレ
クタ層、n型Oa A s層5はベース層、n型Oa 
A s層7はエミッタ層、ノンドープのAL G a 
A s層4及び6はバ体 リア層とするもので、この半導体基確は従来と特に異な
るところはない。
この半導体基体のエミッタ層7及びそのコンタクト層8
をバターニングする。このバターニングは例えばレジス
トマスク18を用いて、二塩化二弗化炭素(CCl2F
、)のガスプラズマエツチングにより、AtGaA、s
バリア層6をエツチング停止層として容易に行な5こと
ができる。
第1図(bl参照 前記マスク18を除去し、例えば二酸化シリコン(Si
n、)等よりなる腰を被着して、ベースコンタクト層を
選択成長するための窓開けを行ないマス゛り19とする
。この窓のパターンは先にバターニングを行なったエミ
ッタ層7及びそのコンタクト層8から所要の間隔を隔て
ている。
このマスク19によって、AtGaAsバリア層6を、
例えば弗酸(HF)、過酸化水素水(H2O。)及び水
(H,0)の混合溶液を用いて、選択的にエツチングし
て、n型GaAs層5を表出する。
第1図(C)参照 ベースコンタクト層とする不純物濃度が例えば2 X 
l O” cIrL−3糧度のn十型GaAs層9を厚
さ例えば20Onm租度に成長する。マスク19上の同
一組成の多結晶層9aはマスク19の除去によってリフ
トオンされる。
第1図(d)参照 素子分離のための溝lOを形成し、例えば金ゲルマニウ
ム/金(Au Ge /Au ) ヲ用いて、コレクタ
電極11.ベース電極12及びエミッタ電極工3を設け
る。これらの工程は従来技術によって実施することがで
きる。
上記例の如き製造方法によって得られる本発明によるデ
バイスにおいては、ベース層5はバリア層6に被覆され
た状態が保たれており、エミッタ層7とベースフンタク
ト層9との間隙において従来の如く抵抗値の増大を招く
ことがないっ前記実施例について温度77Kにおいて増
幅率β=1.3以上の値が得られ、前記従来例において
はβ中0.8程度と増幅作用が実現されなかったのに比
mt=て、本発明の効果が明らかにされた。
なお前記実施例においてはベース層上にコンタクト層を
介してベース電極を形成しているが、コンタクト層を介
しない場合にはベース電極を前記実施例のベースコンタ
クト層と同様に形成して、本発明の効果を得ることがで
きる。
〔発明の効果〕
以上説明したグロ<本発明によれば、新しい高速増幅夫
子THgTA(HgT)のベース層の寄生抵い効果が得
られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す工糧順断面図、第2図(
alは本半導体装置の動作を説明するポテンシャルダイ
ヤグラム、同図伜)は従来例を示す断面図である。 図において、1はn→゛型GaAs基板、2,8及び9
はn生型GaAs :I7タクト層、3はn型GaAs
:+レクタ層、4及び6はノンドープのAtGaAsバ
リア層、5はn型G a A sベースi、7はn’1
llGaAsエミッタ層、11はコレクタ電極、12は
ベース電極、】3はエミッタ電極、18及びI9はマス
クを示す。 第 1 目 某 1 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. n型のエミッタ層と、i型の第1のバリア層と、n型の
    ベース層と、i型の第2のバリア層と、n型のコレクタ
    層とが順次積層された半導体基体を備え、該ベース層上
    の該エミッタもしくはコレクタ層、並びに該第1もしく
    は第2のバリア層がパターニングされ、かつ該ベース層
    上にベース電極がコンタクト層を介して、もしくは介す
    ることなく配設され、該エミッタもしくはコレクタ層と
    該ベース電極もしくはそのコンタクト層との間の間隙が
    、前記バリア層のパターンによつて形成されてなること
    を特徴とする半導体装置。
JP59139692A 1984-07-05 1984-07-05 半導体装置 Granted JPS6119167A (ja)

Priority Applications (1)

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JP59139692A JPS6119167A (ja) 1984-07-05 1984-07-05 半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP59139692A JPS6119167A (ja) 1984-07-05 1984-07-05 半導体装置

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JPS6119167A true JPS6119167A (ja) 1986-01-28
JPH0458705B2 JPH0458705B2 (ja) 1992-09-18

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ID=15251195

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JP59139692A Granted JPS6119167A (ja) 1984-07-05 1984-07-05 半導体装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63133570A (ja) * 1986-11-26 1988-06-06 Agency Of Ind Science & Technol ホツトエレクトロン・トランジスタの製法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57197862A (en) * 1981-05-29 1982-12-04 Fujitsu Ltd Active semiconductor device and manufacture thereof

Patent Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63133570A (ja) * 1986-11-26 1988-06-06 Agency Of Ind Science & Technol ホツトエレクトロン・トランジスタの製法

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JPH0458705B2 (ja) 1992-09-18

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