JPS6285464A - 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
- JPS6285464A JPS6285464A JP60223702A JP22370285A JPS6285464A JP S6285464 A JPS6285464 A JP S6285464A JP 60223702 A JP60223702 A JP 60223702A JP 22370285 A JP22370285 A JP 22370285A JP S6285464 A JPS6285464 A JP S6285464A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- barrier layer
- base
- 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.)
- Pending
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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〕
化合物半導体のヘテロ接合（ＧａＡｓ −ＡｌＧａＡｓ
）を形成し、Ｇ ａ Ａ ｓのエミッタ領域よりＡｌＧ
ａＡｓのグレーディトポテンシャル（Ｇ ｒａｄｅｄ
Ｐ ｏ−ｔｅｎｔｉａｌ ）バリア層を通り抜け、ベー
スとの界面で加速されたエレクトロンを利用せるホット
エレクトロントランジスタでバリア層の構造を改良して
、特性の向上を図った。
）を形成し、Ｇ ａ Ａ ｓのエミッタ領域よりＡｌＧ
ａＡｓのグレーディトポテンシャル（Ｇ ｒａｄｅｄ
Ｐ ｏ−ｔｅｎｔｉａｌ ）バリア層を通り抜け、ベー
スとの界面で加速されたエレクトロンを利用せるホット
エレクトロントランジスタでバリア層の構造を改良して
、特性の向上を図った。
本発明は、化合物半導体の・＼テロ接合を利用ゼるホッ
トエレクトロン・トランジスタ（ＨＲＴと略称する）の
改良に関する。
トエレクトロン・トランジスタ（ＨＲＴと略称する）の
改良に関する。
化合物半導体の研究が進み、その電子移動度の大きい特
徴を活かした半導体装置の開発が盛んになってきている
。
徴を活かした半導体装置の開発が盛んになってきている
。
特にＧａＡｓを用いた化合物半導体は、他にＡ７！を加
えた３元化合物を作り易く、そのＡ７！の混入比率を変
えることにより、特性の異なる半導体層を作ることが出
来るので応用の範囲が広い。
えた３元化合物を作り易く、そのＡ７！の混入比率を変
えることにより、特性の異なる半導体層を作ることが出
来るので応用の範囲が広い。
加えて、ＭＢ Ｒ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｒ
ｐｉｔａｘｙ）技術の進歩に伴って、極めて薄い、例え
ば数１０人の半導体層を自由にエピタ；１−シアルに成
長さセることが可能となり、超格子時Ｍの利用が可能と
なり、従来技術的に製作困難と見られていた半導体装置
も、見向されて製作可能となってきている。
ｐｉｔａｘｙ）技術の進歩に伴って、極めて薄い、例え
ば数１０人の半導体層を自由にエピタ；１−シアルに成
長さセることが可能となり、超格子時Ｍの利用が可能と
なり、従来技術的に製作困難と見られていた半導体装置
も、見向されて製作可能となってきている。
Ｔ（ＥＴもその一つで、ＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓを多層
−・テロ構造にエピタキシアル積層することによりバイ
ポーラ・トランジスタと同様の特性を示すことが知られ
ているが、その特性は実用化には未だ不充分であり、更
に改善が要望されている。
−・テロ構造にエピタキシアル積層することによりバイ
ポーラ・トランジスタと同様の特性を示すことが知られ
ているが、その特性は実用化には未だ不充分であり、更
に改善が要望されている。
従来のグレーディトポテンシャル・バリア層を用いたＨ
Ｆ、Ｔの構造、及びその動作原理を以下簡単に説明する
。
Ｆ、Ｔの構造、及びその動作原理を以下簡単に説明する
。
第４図はその構造の断面図を示す。半絶縁性のＧａＡｓ
基板（Ｓ Ｉ−ＧａＡｓ）１上にコレクタ層２、バリア
層３、ベース層４、バリア層５、エミッタ層６の順序に
積層された構造よりなっている。
基板（Ｓ Ｉ−ＧａＡｓ）１上にコレクタ層２、バリア
層３、ベース層４、バリア層５、エミッタ層６の順序に
積層された構造よりなっている。
コレクタ層２、ベース層４、エミッタ層６はｎ型ＧａＡ
ｓ層よりなり、バリア層３．５はノンドープＡ ｌｌＧ
ａＡｓ層により形成される。
ｓ層よりなり、バリア層３．５はノンドープＡ ｌｌＧ
ａＡｓ層により形成される。
エミッタ層とベース層に挟まれたバリア層５は、グレー
ディトポテンシャル層を形成する。
ディトポテンシャル層を形成する。
また、７はベース電極、８はエミッタ電極を示す。
上記構造のトランジスタの伝導帯のエネルギー準位を模
式的に第５図に示す。バリア層５で４１工ネルギー準位
はエミッタ層よりベース層にかｈ）で徐々に直線的にト
昇する（グレーディトポテンシャル）形状を示している
。
式的に第５図に示す。バリア層５で４１工ネルギー準位
はエミッタ層よりベース層にかｈ）で徐々に直線的にト
昇する（グレーディトポテンシャル）形状を示している
。
通常、ＡｌＧａＡｓの伝導帯のエネルギー準位ＣＪ１Ａ
ｎの混入比率により変わる。Ａｐの混入比率が上がれば
そのポテンシャル準位ｔｉｔ： −ＩＴ、 Ｗする。
ｎの混入比率により変わる。Ａｐの混入比率が上がれば
そのポテンシャル準位ｔｉｔ： −ＩＴ、 Ｗする。
従って第５図のごときグレーディトポテンシャルを形成
するためには、Ｍ［Ｒ法によりソースのＡ１の蒸発を制
御しつつ成長を行うごとにより積層される。
するためには、Ｍ［Ｒ法によりソースのＡ１の蒸発を制
御しつつ成長を行うごとにより積層される。
混入比率Ｘはｉｍ常Ａ ｅ ｘ Ｇ ａ １− ｘ Ａ
Ｓの形で表されるが、上記のバリア層を形成する間、
Ｘ値をベース層との界面上で０．３とし、エミッタ層と
の界面で０となるごとく順次変化させることにより得ら
れる。
Ｓの形で表されるが、上記のバリア層を形成する間、
Ｘ値をベース層との界面上で０．３とし、エミッタ層と
の界面で０となるごとく順次変化させることにより得ら
れる。
上記構造のエミッタ、ベース、−ルクタの各電極に、ベ
ースを基準としてエミッタに負電圧、コレクタに正電圧
を印加すると、第５図のエネルギー準位図は第６図のご
とく変化する。
ースを基準としてエミッタに負電圧、コレクタに正電圧
を印加すると、第５図のエネルギー準位図は第６図のご
とく変化する。
バリア層５のエネルギー準位は、エミッタ、ベース間の
バイアス電位により右上がりの傾斜は水平化され、ｎ”
−ＧａＡｓよりなるエミッタ層の導電帯電子はバリア層
を乗り越えて、ベース層とヘテロ界面でＡＥＣ分だけ加
速されホットエレクトロンとなってベース領域に注入さ
れる。
バイアス電位により右上がりの傾斜は水平化され、ｎ”
−ＧａＡｓよりなるエミッタ層の導電帯電子はバリア層
を乗り越えて、ベース層とヘテロ界面でＡＥＣ分だけ加
速されホットエレクトロンとなってベース領域に注入さ
れる。
更に、ベース領域を高速で通り抜け、コレクタ側のＡ
１１ Ｇ ａ Ａ ｓよりなるバリア層３に到達する。
１１ Ｇ ａ Ａ ｓよりなるバリア層３に到達する。
コレクタ側のバリア層は、Ｘ値が０．２となっているの
で、容易にバリアを越えてコレクタ領域に到達する。
で、容易にバリアを越えてコレクタ領域に到達する。
この電子の動作はバイポーラ・トランジスタの場合と極
めて類似していて、しかもスイッチング特性は極めて速
く、ＨＥ Ｔと呼ばれ高速、高周波のデバイスとして期
待されている。
めて類似していて、しかもスイッチング特性は極めて速
く、ＨＥ Ｔと呼ばれ高速、高周波のデバイスとして期
待されている。
上記に述べた、グレーディトポテンシャル・バリア層に
よるＨ ＥＴ槽構造は、Ａ１の混入比率をバリア層内で
正確にコントロールして変化させることが必要であり制
御性器ｊ良くない。
よるＨ ＥＴ槽構造は、Ａ１の混入比率をバリア層内で
正確にコントロールして変化させることが必要であり制
御性器ｊ良くない。
また、ＭＢＲ法を使用してバリア層が形成出来ても、Ａ
７！のコントロールのためバリア層の厚さは大となり、
通常３００ Å以上の厚さとなる。このため高速動作に
必要なる大電流密度が得られないという問題がある。
７！のコントロールのためバリア層の厚さは大となり、
通常３００ Å以上の厚さとなる。このため高速動作に
必要なる大電流密度が得られないという問題がある。
また、別の問題として、ベース層に供給する２次元電子
ガス供給のため、バリア層にドーピングを行う構造の場
合、光照射によるメモリ効果という好ましくない影響を
受ける。
ガス供給のため、バリア層にドーピングを行う構造の場
合、光照射によるメモリ効果という好ましくない影響を
受ける。
上記問題点は、エミッタ、ベース間のバリア層としてグ
レーディトポテンシャル層を用いるＨＥＴ構造において
、 前記グレーディドポテンシャルバリア層の構造として、
ＡｌＧａＡｓとＧ ａ Ａ ｓの多重ヘテロ接合による
量子化ポテンシャルを用いてグレーディドボテンシャル
を形成することよりなる本発明の構造によって解決され
る。
レーディトポテンシャル層を用いるＨＥＴ構造において
、 前記グレーディドポテンシャルバリア層の構造として、
ＡｌＧａＡｓとＧ ａ Ａ ｓの多重ヘテロ接合による
量子化ポテンシャルを用いてグレーディドボテンシャル
を形成することよりなる本発明の構造によって解決され
る。
ＡρＧ ａ Ａ ｓとＧａＡｓの多重ヘテロ接合は、Ｇ
ａＡｓ層の厚さが薄い場合には量子井戸を形成し、その
量子井戸におけるポテンシャルの基底準位は、井戸の幅
が狭い方が高くなる特性をもつ。
ａＡｓ層の厚さが薄い場合には量子井戸を形成し、その
量子井戸におけるポテンシャルの基底準位は、井戸の幅
が狭い方が高くなる特性をもつ。
本発明では量子井戸の幅を、例えば４０人と１０人に選
ぶことにより階段状のポテンシャルバリアを形成するも
ので、従来の構造よりも薄いバリアを構成することが可
能となり、大きな電流密度を得ることが容易となった。
ぶことにより階段状のポテンシャルバリアを形成するも
ので、従来の構造よりも薄いバリアを構成することが可
能となり、大きな電流密度を得ることが容易となった。
本発明による実施例を第１図により詳細説明する。従来
の技術の項において用いた符号と同一のものは説明を省
略する。
の技術の項において用いた符号と同一のものは説明を省
略する。
従来の技術の項で説明せるバリア層５はこの第１図では
多重ヘテロ接合により構成されている。
多重ヘテロ接合により構成されている。
即ち、Ａ Ｉ２ Ｇ ａ Ａ ８層９． Ｉｎ、 １１
の３層がノンドープＧａＡｓ層１２．１３を間に挾んで
、サンドイソナ状に積層されている。
の３層がノンドープＧａＡｓ層１２．１３を間に挾んで
、サンドイソナ状に積層されている。
この時のバリア層のエネルギー準位図を第２図（ａｌに
示す。各ＡＩ！ＧａＡｓ層の厚さは、それぞれ２０人で
あるが、Ｇ ａ Ａ ｓ層Ｉ２と１３の厚さはそれぞれ
ＩＯＡと４０人に設定される。
示す。各ＡＩ！ＧａＡｓ層の厚さは、それぞれ２０人で
あるが、Ｇ ａ Ａ ｓ層Ｉ２と１３の厚さはそれぞれ
ＩＯＡと４０人に設定される。
ＧａＡｓ層１２．１３は超格子の附子井戸を形成し、こ
の量子井戸中でのエネルギーの基底Ｙ１１層は第２図の
一点鎖線にて示す。図より明らかに、井戸の幅の相違に
より基底単位は層１２．１３では高さに差を生ずる。
の量子井戸中でのエネルギーの基底Ｙ１１層は第２図の
一点鎖線にて示す。図より明らかに、井戸の幅の相違に
より基底単位は層１２．１３では高さに差を生ずる。
つまり、エミッタよりベースに向けて各量子井戸内の単
位が順次高くなるようにし、−］−記バリア層は、実質
的には第２図（１１）に示すごとく、従来のグレーディ
トポテンシャルとほぼ同等の機能で動作する。
位が順次高くなるようにし、−］−記バリア層は、実質
的には第２図（１１）に示すごとく、従来のグレーディ
トポテンシャルとほぼ同等の機能で動作する。
上記構造のポテンシャルバリア層の厚さの合計は１１０
人であり、従来のグレーディトポテンシャル層の厚さ３
００ 人程度に比して著しく小さくなっている。この結
果エミッタ層よりの電流密度は、従来構造より著しく改
善することが出来る。
人であり、従来のグレーディトポテンシャル層の厚さ３
００ 人程度に比して著しく小さくなっている。この結
果エミッタ層よりの電流密度は、従来構造より著しく改
善することが出来る。
また、別のバリア層の一実施例を第３図によって説明す
る。第２図ｆａ＋と相違する点は、Ｇ ａ Ａ ｓ層１
２にプレーナドーピング層１４を設けたことと、ベース
層にノンドープＧａＡｓを用いていることである。
る。第２図ｆａ＋と相違する点は、Ｇ ａ Ａ ｓ層１
２にプレーナドーピング層１４を設けたことと、ベース
層にノンドープＧａＡｓを用いていることである。
プレーナドーピングはＧａＡｓ層の成長を一時中断し、
Ｓｉを表面に照射することにより行われ、そのシート濃
度は６ ＸＩＯ”ｃｍ−”に選ばれる。
Ｓｉを表面に照射することにより行われ、そのシート濃
度は６ ＸＩＯ”ｃｍ−”に選ばれる。
プレーナドーピング層１４は、Ａｌ！ＧａＡｓ層９とノ
ンドープＧａＡｓのベース層４との界面で２次元電子ガ
スを供給し、ベース層のキャリアとして用いるものであ
る。これによりベース層のシート抵抗として５０〜１０
０Ω／ｃｍ２の低抵抗が得られる。
ンドープＧａＡｓのベース層４との界面で２次元電子ガ
スを供給し、ベース層のキャリアとして用いるものであ
る。これによりベース層のシート抵抗として５０〜１０
０Ω／ｃｍ２の低抵抗が得られる。
以上に説明せるごとく、エミッタ、ベース間のバリア層
にＡβＧａＡｓとＧａＡｓの多重ヘテロ接合を用いるこ
とにより、従来よりも著しく薄いグレ−ディトポテンシ
ャル・バリア層を形成することが可能となり、電流密度
の大きいＩＩ ＥＴを製作することが出来る。
にＡβＧａＡｓとＧａＡｓの多重ヘテロ接合を用いるこ
とにより、従来よりも著しく薄いグレ−ディトポテンシ
ャル・バリア層を形成することが可能となり、電流密度
の大きいＩＩ ＥＴを製作することが出来る。
第１図は本発明にかかわるＩ（Ｉ：ｉ、Ｔの構造断面図
、第２図（ａ）、及び（ｂｌは本発明のグＬノーディＩ
゛ポテンシャルバリアのエネルギ一単位図、 第３図は本発明の別の実施例を説明するた狛のエネルギ
ー準位図、 第４図は従来のＨＥ Ｔの構造断面図、第５図は従来構
造のＩＩＰ：Ｔのエネルギー中位図、第６図はその動作
時のエネルギ一単位図、を示す。 図面において、 １は半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ基板、 ２ばコレクタ層、 ３はバリア層、 ４はベース層、 ５はグレーディトボテンシャルバリア層、６はエミッタ
層、 ７はベース電極、 ８はエミッタ電極、 ９．１０．１１はＡ１２ＧａＡｓ層、 １２、１３はノンドープＧａＡｓ層、 １４はプレーナドーピング層、 をそれぞれ示す。 特許出願人 工業技術院長 等々力 達第２図 Ｆ−ＦＩ Ｏｃ’＋ｃｎ ＋＋ｒＣＯ，
−−，−− 第３！！Ｉ ＧａＡＳ） 従＠５ＨＥＴ庸１酊面図 第４図 第５図 ｔｊＪ４’？闘−Ｔ半ルキー￥ｆＬの 第６図
、第２図（ａ）、及び（ｂｌは本発明のグＬノーディＩ
゛ポテンシャルバリアのエネルギ一単位図、 第３図は本発明の別の実施例を説明するた狛のエネルギ
ー準位図、 第４図は従来のＨＥ Ｔの構造断面図、第５図は従来構
造のＩＩＰ：Ｔのエネルギー中位図、第６図はその動作
時のエネルギ一単位図、を示す。 図面において、 １は半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ基板、 ２ばコレクタ層、 ３はバリア層、 ４はベース層、 ５はグレーディトボテンシャルバリア層、６はエミッタ
層、 ７はベース電極、 ８はエミッタ電極、 ９．１０．１１はＡ１２ＧａＡｓ層、 １２、１３はノンドープＧａＡｓ層、 １４はプレーナドーピング層、 をそれぞれ示す。 特許出願人 工業技術院長 等々力 達第２図 Ｆ−ＦＩ Ｏｃ’＋ｃｎ ＋＋ｒＣＯ，
−−，−− 第３！！Ｉ ＧａＡＳ） 従＠５ＨＥＴ庸１酊面図 第４図 第５図 ｔｊＪ４’？闘−Ｔ半ルキー￥ｆＬの 第６図
Claims (1)
- 基板（１）上に化合物半導体よりなるコレクタ層（２）
、バリア層（３）、ベース層（４）、グレーディドポテ
ンシャルバリア層（５）、エミッタ層（６）と順次積層
してなるホットエレクトロントランジスタ構造において
、前記グレーディドポテンシャルバリア層（５）の構造
として、多重ヘテロ接合により形成され、エミッタから
ベースに向けて順次高くなる多重量子化ポテンシャルを
用いたことを特徴とする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 |
|---|---|---|---|
| JP60223702A JPS6285464A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP60223702A JPS6285464A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | ホツトエレクトロントランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6285464A true JPS6285464A (ja) | 1987-04-18 |
Family
ID=16802315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60223702A Pending JPS6285464A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | ホツトエレクトロントランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6285464A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6158268A (ja) * | 1984-08-30 | 1986-03-25 | Fujitsu Ltd | 高速半導体装置 |
-
1985
- 1985-10-09 JP JP60223702A patent/JPS6285464A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6158268A (ja) * | 1984-08-30 | 1986-03-25 | Fujitsu Ltd | 高速半導体装置 |
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