JPS624366A - ホツトエレクトロントランジスタ - Google Patents
ホツトエレクトロントランジスタInfo
- Publication number
- JPS624366A JPS624366A JP60144331A JP14433185A JPS624366A JP S624366 A JPS624366 A JP S624366A JP 60144331 A JP60144331 A JP 60144331A JP 14433185 A JP14433185 A JP 14433185A JP S624366 A JPS624366 A JP S624366A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- collector
- base
- base layer
- emitter
- 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.)
- Pending
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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)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【概要〕
この発明は、ホットエレクトロントランジスタにおいて
、 そのベース層を２元ｍ−ｖ族化合物による超格子構造と
することにより、 ホットエレクトロンの速度及びコレクタ伝達効率を向上
するものである。
、 そのベース層を２元ｍ−ｖ族化合物による超格子構造と
することにより、 ホットエレクトロンの速度及びコレクタ伝達効率を向上
するものである。
本発明は、最近開発されつつあるホットエレクトロント
ランジスタ（Ｈｏｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｉ
ｓｔｏｒ；１１ＥＴ）或いはＴＩＩＥＴＡ（Ｔｕｎｎｅ
ｌｉｎｇ ｔｒｏｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｆ
ｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と呼ばれる半導体装置の改
良に関する。
ランジスタ（Ｈｏｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｉ
ｓｔｏｒ；１１ＥＴ）或いはＴＩＩＥＴＡ（Ｔｕｎｎｅ
ｌｉｎｇ ｔｒｏｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｆ
ｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と呼ばれる半導体装置の改
良に関する。
化合物半導体のへテロ接合構造を用いて、半導体装置の
性能を更に向上する研究が進められているが、従来のト
ランジスタとは異なる動作原理に基づくこのＩＩＥＴに
ついても、期待される基本的特性を実現する努力が重ね
られている。
性能を更に向上する研究が進められているが、従来のト
ランジスタとは異なる動作原理に基づくこのＩＩＥＴに
ついても、期待される基本的特性を実現する努力が重ね
られている。
従来のＩＩＥＴは例えば第２図の模式側断面図に示す如
き構造を有する。
き構造を有する。
同図において１１は半絶縁性砒化ガリウム（ＧａＡｓ）
基板であり、この基板上に分子線エピタキシャル成長方
法（１’ｌＢＥ法）等により、ｎ型ＧａＡｓコレクタ層
１２、ノンドープの砒化アルミニウムガリウム（＾ＩＧ
ａＡｓ）バリア層１３、ｎ型ＧａＡｓベースＮ１４、ノ
ンドープのＡｌＧａＡｓバリア層１５、ｎ型ＧａＡｓエ
ミツタ層１６が順次形成され、コレクタ電極１７、ベー
ス電極１８、及びエミッタ電極１９がそれぞれ設けられ
ている。
基板であり、この基板上に分子線エピタキシャル成長方
法（１’ｌＢＥ法）等により、ｎ型ＧａＡｓコレクタ層
１２、ノンドープの砒化アルミニウムガリウム（＾ＩＧ
ａＡｓ）バリア層１３、ｎ型ＧａＡｓベースＮ１４、ノ
ンドープのＡｌＧａＡｓバリア層１５、ｎ型ＧａＡｓエ
ミツタ層１６が順次形成され、コレクタ電極１７、ベー
ス電極１８、及びエミッタ電極１９がそれぞれ設けられ
ている。
この１ＩｌｌｔＴに例えば温度７７Ｋにおいて、エミッ
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、がエミッターベース間のバリアをトンネ
ル効果で突き抜け、ベース領域をホットエレクトロンの
状態で進行し、コレクタ側のバリアを越えその大部分が
コレクタに達して、ベース電極の制御により極めて高速
度のトランジスタ動作が行われる。
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、がエミッターベース間のバリアをトンネ
ル効果で突き抜け、ベース領域をホットエレクトロンの
状態で進行し、コレクタ側のバリアを越えその大部分が
コレクタに達して、ベース電極の制御により極めて高速
度のトランジスタ動作が行われる。
前記従来例はＧａＡｓ／＾ｌＧａＡｓで構成されている
が、ＧａＡｓの伝導帯には最低準位であるバンドギャッ
プ約１．４３ｅＶの谷（ｒ点）の上にバンドギャップ約
１．７ｅＶの谷（Ｌ点）があり、ＧａＡｓベース層内の
コレクタバリアを越え得るエネルギーのホットエレクト
ロンが、高レベルの谷に遷移して速度が低下する。
が、ＧａＡｓの伝導帯には最低準位であるバンドギャッ
プ約１．４３ｅＶの谷（ｒ点）の上にバンドギャップ約
１．７ｅＶの谷（Ｌ点）があり、ＧａＡｓベース層内の
コレクタバリアを越え得るエネルギーのホットエレクト
ロンが、高レベルの谷に遷移して速度が低下する。
この問題に対処するために、伝導帯の谷のレベル差がＧ
ａＡｓより大きく約０ 、 ＢｅＶの、砒化インジウム
ガリウム（ＩｎＧａＡｓ）混晶をベース層等に用いるホ
ットエレクトロントランジスタが試みられている。
ａＡｓより大きく約０ 、 ＢｅＶの、砒化インジウム
ガリウム（ＩｎＧａＡｓ）混晶をベース層等に用いるホ
ットエレクトロントランジスタが試みられている。
ＩｎＧａＡｓ混晶においては、インジウム（Ｉｎ）とガ
リウム（Ｇａ）の２種の原子が結晶格子の■族元素の位
置に不規則に入るために格子ポテンシャルが乱れ、ホッ
トエレクトロントランジスタのベース層にこれを用いれ
ば、ホットエレクトロンの結晶格子による散乱確率が増
大しく合金散乱）、コレクタ伝達効率が減少して、増幅
率等が制限される。
リウム（Ｇａ）の２種の原子が結晶格子の■族元素の位
置に不規則に入るために格子ポテンシャルが乱れ、ホッ
トエレクトロントランジスタのベース層にこれを用いれ
ば、ホットエレクトロンの結晶格子による散乱確率が増
大しく合金散乱）、コレクタ伝達効率が減少して、増幅
率等が制限される。
前記問題点は、１ｔ−ｖ族化合物半導体基板結晶に整合
して、ｎ型のコレクタ層と、第１のバリア層と、ｎ型の
ベース層と、第２のバリア層と、ｎ型のエミツタ層とが
順次積層して形成され、該ベース層が２種の２元ｍ−ｖ
族化合物による超格子構造を有する本発明によるホット
エレクトロントランジスタにより解決される。
して、ｎ型のコレクタ層と、第１のバリア層と、ｎ型の
ベース層と、第２のバリア層と、ｎ型のエミツタ層とが
順次積層して形成され、該ベース層が２種の２元ｍ−ｖ
族化合物による超格子構造を有する本発明によるホット
エレクトロントランジスタにより解決される。
前記超格子構造は、例えば単原子ｐｓ超格子構造、或い
は一方を単原子層、他方を２原子層などとし、また前記
２種の２元ｍ−ｖ族化合物は、例えば砒化インジウム及
び砒化ガリウムとする。
は一方を単原子層、他方を２原子層などとし、また前記
２種の２元ｍ−ｖ族化合物は、例えば砒化インジウム及
び砒化ガリウムとする。
本発明においては、ベース層を２種の２元１−■族化合
物による超格子構造とすることにより、その格子ポテン
シャルを周期化する。
物による超格子構造とすることにより、その格子ポテン
シャルを周期化する。
この様な超格子構造においてもエネルギーバンドは混晶
と同様であり、ホットエレクトロンの注入エネルギーを
伝導帯の上位の谷より小さく選択することにより、ホッ
トエレクトロンはベース層内で合金散乱や上位の谷への
遷移を生ずることなく、コレクタ層に到達する。
と同様であり、ホットエレクトロンの注入エネルギーを
伝導帯の上位の谷より小さく選択することにより、ホッ
トエレクトロンはベース層内で合金散乱や上位の谷への
遷移を生ずることなく、コレクタ層に到達する。
以下本発明を第１図に模式側断面図を示す実施例により
具体的に説明する。
具体的に説明する。
同図において、ｌは半絶縁性インジウム燐（ＩｎＰ）基
板、２はｎ型インジウムガリウム砒素（１ｎｏ、５ｉＧ
ａ６．ｎｔ八へ）混晶コ？クタ層、３は厚さ約１５０ｎ
ｍでノンドープのＩｎＰｎソバ９フ 発明によるベース層、５は厚さ約２５ａｍでノンドープ
のＩｎＰｎソバ９フ 工ミツタ層であり、前記各半導体層はＭＢＥ法によって
エピタキシャル成長されている。
板、２はｎ型インジウムガリウム砒素（１ｎｏ、５ｉＧ
ａ６．ｎｔ八へ）混晶コ？クタ層、３は厚さ約１５０ｎ
ｍでノンドープのＩｎＰｎソバ９フ 発明によるベース層、５は厚さ約２５ａｍでノンドープ
のＩｎＰｎソバ９フ 工ミツタ層であり、前記各半導体層はＭＢＥ法によって
エピタキシャル成長されている。
本実施例のベース層は、２元ｍ−ｖ族化合物であるＩ
ｎＡｓとＧａＡｓとの単原子層超格子構造であり、ドナ
ー不純物として例えばシリコン（Ｓｉ）が一様に濃度０
．５〜Ｉ ＸＩＯ”ｃｍ−”程度にドープされて、その
厚さは例えば５０ｎｍとされている。
ｎＡｓとＧａＡｓとの単原子層超格子構造であり、ドナ
ー不純物として例えばシリコン（Ｓｉ）が一様に濃度０
．５〜Ｉ ＸＩＯ”ｃｍ−”程度にドープされて、その
厚さは例えば５０ｎｍとされている。
また、７はコレクタ電極、８はベース電極であり、これ
らは例えば厚さ２０面の金ゲルマニウム合金（ＡｕＧｅ
） Ｎと厚さ２８０面の金（Ａｕ）層を積層した構造と
し、９のエミッタ電極は例えば厚さ２０層ｍの＾ＵＧｅ
層、厚さ１１００ｎの４１層と厚さ３００面のタンゲス
芋ンシリサイド（ＷＳｉ）層を積層した構造として合金
化の深さを制御している。
らは例えば厚さ２０面の金ゲルマニウム合金（ＡｕＧｅ
） Ｎと厚さ２８０面の金（Ａｕ）層を積層した構造と
し、９のエミッタ電極は例えば厚さ２０層ｍの＾ＵＧｅ
層、厚さ１１００ｎの４１層と厚さ３００面のタンゲス
芋ンシリサイド（ＷＳｉ）層を積層した構造として合金
化の深さを制御している。
本実施例では、エミッタ接地電流利得（ｈｒｔ）がｌＯ
Ｏ〜１５０程度とベース層がＩｎＧａＡｓ混晶である場
合に比較して２倍以上の値が得られ、本発明の効果が実
証された。
Ｏ〜１５０程度とベース層がＩｎＧａＡｓ混晶である場
合に比較して２倍以上の値が得られ、本発明の効果が実
証された。
なお前記実施例はベース層４を単原子層超格子構造とし
ているが、必ずしも単原子層である必要゛はなく、例え
ば一方を２原子層とするなど２元化合物のモル比を選択
して、伝導帯の谷相互間のエネルギー準位差等を制御す
ることなども可能である。
ているが、必ずしも単原子層である必要゛はなく、例え
ば一方を２原子層とするなど２元化合物のモル比を選択
して、伝導帯の谷相互間のエネルギー準位差等を制御す
ることなども可能である。
また前記実施例では２元ｍ−ｖ族化合物としてＩｎＡｓ
とＧａＡｓとを用いているが、ＩｎＰ基板或いはこれ以
外の基板に整合する、伝導帯の谷のエネルギー準位差が
所要の値をこえる他の化合物の組合せとすることも可能
である。
とＧａＡｓとを用いているが、ＩｎＰ基板或いはこれ以
外の基板に整合する、伝導帯の谷のエネルギー準位差が
所要の値をこえる他の化合物の組合せとすることも可能
である。
更にベース層以外の半導体層についても、例えばバリア
層にアルミニウムインジウム砒素化合物（Ａｌｏ、 ４
ｍ１ｎｏ、 ５Ｊｓ）を用いるなど、前記実施例とは異
なる構成とすることが可能である。
層にアルミニウムインジウム砒素化合物（Ａｌｏ、 ４
ｍ１ｎｏ、 ５Ｊｓ）を用いるなど、前記実施例とは異
なる構成とすることが可能である。
以上説明した如く本発明によれば、ホットエレクトロン
がベース層内で合金散乱や上位の谷への遷移を生ずるこ
となくコレクタ層に到達する。
がベース層内で合金散乱や上位の谷への遷移を生ずるこ
となくコレクタ層に到達する。
これによってＩＩＥＴに期待される高速度で高増幅率の
動作の実現に大きい効果が得られる。
動作の実現に大きい効果が得られる。
第１図は本発明の実施例を示す模式側断面図、第２図は
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１ｎＰ基板、 ２はｎ型［ｎｏ、 ５３ｃａ１１．４？ＡＳ混晶コレク
タ層、３はノンドープのＩｎＰｎソバ９フ ５はノンドープのＩｎＰｎソバ９フ ７はコレクタ電極、 ８はベース電極、 ９はエミッタ電極を示す。
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１ｎＰ基板、 ２はｎ型［ｎｏ、 ５３ｃａ１１．４？ＡＳ混晶コレク
タ層、３はノンドープのＩｎＰｎソバ９フ ５はノンドープのＩｎＰｎソバ９フ ７はコレクタ電極、 ８はベース電極、 ９はエミッタ電極を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）III−Ｖ族化合物半導体基板結晶（１）に整合して
、ｎ型のコレクタ層（２）と、第１のバリア層（３）と
、ｎ型のベース層（４）と、第２のバリア層（５）と、
ｎ型のエミッタ層（６）とが順次積層して形成され、該
ベース層（４）が２種の２元III−Ｖ族化合物による超
格子構造を有することを特徴とするホットエレクトロン
トランジスタ。 ２）前記超格子構造が単原子層超格子構造であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のホットエレクト
ロントランジスタ。 ３）前記２種の２元III−Ｖ族化合物が砒化インジウム
及び砒化ガリウムであることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載のホットエレクトロントランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60144331A JPS624366A (ja) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | ホツトエレクトロントランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60144331A JPS624366A (ja) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | ホツトエレクトロントランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS624366A true JPS624366A (ja) | 1987-01-10 |
Family
ID=15359622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60144331A Pending JPS624366A (ja) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | ホツトエレクトロントランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS624366A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02218133A (ja) * | 1989-02-20 | 1990-08-30 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS589371A (ja) * | 1981-06-26 | 1983-01-19 | トムソン−セ−・エス・エフ | トランジスタ |
| JPS5929462A (ja) * | 1982-08-10 | 1984-02-16 | Mitsubishi Electric Corp | ヘテロ接合素子 |
| JPS61102774A (ja) * | 1984-10-26 | 1986-05-21 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体装置 |
| JPS61210679A (ja) * | 1985-03-15 | 1986-09-18 | Sony Corp | 半導体装置 |
-
1985
- 1985-07-01 JP JP60144331A patent/JPS624366A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS589371A (ja) * | 1981-06-26 | 1983-01-19 | トムソン−セ−・エス・エフ | トランジスタ |
| JPS5929462A (ja) * | 1982-08-10 | 1984-02-16 | Mitsubishi Electric Corp | ヘテロ接合素子 |
| JPS61102774A (ja) * | 1984-10-26 | 1986-05-21 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体装置 |
| JPS61210679A (ja) * | 1985-03-15 | 1986-09-18 | Sony Corp | 半導体装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02218133A (ja) * | 1989-02-20 | 1990-08-30 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置 |
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