DE3781285T2 - Bipolarer heterouebergangstransistor mit einem basisbereich aus germanium. - Google Patents

Bipolarer heterouebergangstransistor mit einem basisbereich aus germanium.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen bipolaren Heteroübergangstransistor, und insbesondere einen bipolaren Heteroübergangstransistor mit breiter Bandlücke und einem Basisbereich aus Germanium.
  • Der sogenannte bipolare Transistor mit breiter Bandlücke ist in "Proceedings of the IEEE", Band 70, Nr. 1 (Januar 1982), Seiten 13 bis 23, dem Artikel "Heterostructure Bipolar Transistors and Integrated Circuits" von Herbert Kroemer beschrieben. Dies ist ein Heteorübergangstransitor mit einem Emitter auf einem Halbleiter, der eine breitere Bandlücke aufweist als die Basis. Die Injektionseffizienz von Minoritätsträgern vom Emitter zur Basis ist verbessert, um einen erhöhten Stromverstärkungsfaktor zu erhalten.
  • Ein Beispiel eines bipolaren Transistors mit breiter Bandlücke in bekannter Technik wurde in "OYO BUTURI", veröffentlicht von der japanischen Gesellschaft für angewandte Physik, Band 54, Nr. 11, Seiten 1192 bis 1197 beschrieben und besitzt einen Kollektor aus einem auf einem isolierenden GaAs-Substrat abgeschiedenen N&spplus;-GaAs und ein auf diesem N&spplus;-GaAs ausgebildeten N-GaAs, eine Basis aus P&spplus;-GaAs und einen Emitter aus N-AlGaAs, das auf dem P-GaAs ausgebildet ist, und ein auf dem N-AlGaAs ausgebildeten N&spplus;-GaAs. AlGaAs hat eine Energiebandlücke von etwa 1,9 eV, die größer ist als die von GaAs mit 1,42 ev. Auf diese Weise wird eine erhöhte Elektroneninjektionseffizienz und ein vergrößerter Stromverstärkungsfaktor erhalten. Elektronen in GaAs haben eine Mobilität von etwa 4.600 cm²/V·sec, was größer ist als bei Si, und eine hohe Elektronendriftsättigungsgeschwindigkeit von etwa 1,8·10&sup7;cm/sec. Auf diese Weise gelangen Elektronen durch die Basis- und Kollektorbereiche in sehr kurzer Zeit, was zu einem Hochgeschwindigkeitsbetrieb führt.
  • Andererseits hat der bipolare Transistor mit breiter Bandlücke der bekannten Art mehrere Nachteile. Die Energiebandlücke von GaAs ist größer als die von Silicium mit 1,12 eV. Aufgrund dieser großen Bandlücke erfordert der bekannte Transistor ein Signal mit hoher Spannung für seinen elektrischen Betrieb und verbraucht eine große Leistung, verglichen mit dem Silizium Transistor. Des weiteren ergibt sich bei dem GaAlAs des Emitterbereichs und dem N-GaAs des Kollektorbereichs die Schwierigkeit, einen ohmschem Kontakt mit geringem Widerstand mit einem Metall zu bilden. Bei dem bekannten Transistor ist N&spplus;-GaAs zwischen das N-GaAlAs des Emitterbereichs und einer Emitterelektrode aus Metall und zwischen das N-GaAs des Kollektorbereichs und einer Kollektorelektrode aus Metall eingefügt zur Verbesserung der ohmschen Kontakteigenschaften. Aufgrund dessen ist die Vorrichtungsstruktur aufwendig und das führt zu Schwierigkeiten bei ihrer Herstellung. Des weiteren ist GaAs ein Halbleiter des Direktübergangtyps, während Si und Ge vom indirekten Übergangstyp sind. Die Lebensdauer der Minoritätsträger ist in Halbleitern vom Direktübergangstyp geringer als in Halbleitern vom indirekten Übergangstyp. Ein bedeutender Anteil von Elektronen, die in den Basisbereich aus P&spplus;-GaAs injiziert werden, verschwinden durch Rekombination. Dieses Verschwinden vermindert die Injektionseffizienz für Minoritätsträger, die in den Basisbereich injiziert werden. Von diesem Gesichtspunkt ist es vorzuziehen, Halbleiter vom indirekten Übergangstyp, beispielsweise wie Silizium oder Germanium, für den Basisbereich zu verwenden.
  • Zur Vermeidung einiger der obengenannten Nachteile wurde in "Proceedings of the IEEE", Band 70, Nr. 1, Seite 23, vorgeschlagen, GaAs als Kollektorbereich, Germanium als Basisbereich und GaAs als Emitterbereich zu verwenden. Als Basisbereich verwendetes Ge hat eine kleine Energiebandlücke von 0,66 eV und einer Lochbeweglichkeit, die 4 oder 5 mal so groß wie die von GaAs oder Si ist, und ist ein Halbleiter vom indirekten Übergangstyp. Aufgrund dessen werden ein Betreiben mit geringer Spannung, ein geringer Leistungsverbrauch, ein geringer Basiswiderstand und eine erhöhte Injektionseffizienz für Träger erreicht.
  • Wie jedoch in "Proceedings of the IEEE", Band 70, Nr. 1, Seite 23, fünfter Absatz in der linken Spalte, aufgeführt ist, ist es sehr schwierig, GaAs auf Ge ohne Zwischenschichtdefekte aufzuwachsen. Diese GaAs-Ge-GaAs-Struktur ist keine praktische Lösung für die obengenannten Nachteile. Des weiteren verbleibt bei GaAs als Emitterbereich immer noch die Schwierigkeit, einen ohmschen Kontakt mit geringem Widerstand mit einer metallischen Emitterelektrode herzustellen.
  • Dementsprechend liegt der Erfindung die Hauptaufgabe zu Grunde, einen Bipolartransistor zu schaffen, der eine realisierbare Struktur aufweist und mit hoher Geschwindigkeit mit geringem Spannungssignal ohne hohen Leistungsverbrauch betreibbar ist.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung eines bipolaren Heteroübergangstransistor mit einem Basisbereich aus Germanium, dessen Gesamtstruktur mit der vorliegenden Herstellungstechnologie realisierbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird ein bipolarer Heteroübergangstransistor geschaffen mit einem Kollektorbereich aus einer GaAs-Schicht eines Leitfähigkeitstyps, einem Basisbereich aus einer Germaniumschicht des anderen Leitfähigkeitstyps, die auf der GaAs-Schicht ausgebildet ist, und einem Emitterbereich mit einer Mischkristallschicht aus Silizium und Germanium, wobei die Mischkristallschicht den einen Leitfähigkeitstyp aufweist und auf der Germaniumschicht ausgebildet ist. Die Mischkristall-Halbleiterschicht kann eine gleichmäßige Verteilung von Silizium in Germanium oder eine veränderliche Verteilung von Silizium aufweisen. Im Fall einer gleichmäßigen Verteilung liegt der Anteil von Silizium zwischen 10 mol.% und 40 mol.%. Im Fall der veränderlichen Verteilung steigt der Anteil von Silizium mit dem Abstand von der Grenzfläche zwischen dem Basisbereich und dem Emitterbereich von 0 mol.% auf einen Wert zwischen 10 mol.% und 40 mol.%.
  • Das Aufwachsen von Germanium auf GaAs und das Aufwachsen der Mischkristallschicht aus Silizium und Germanium auf Germanium kann durch Verwendung einer Molekularstrahlepitaxie ohne Grenzflächendefekte erfolgen. Die Gesamtstruktur kann einfach aufgebaut werden. Da insbesondere der Emitter ein Mischkristall ist, der mit 0,8 bis 0,9 eV eine kleinere Energiebandlücke aufweist als GaAs mit 1,42 eV, kann ein ohmscher Kontakt mit niedrigem Widerstand mit Metall einfach erhalten werden. Die Struktur des Emitterbereichs und der Emitterelektrode kann vereinfacht werden.
  • Der Basisbereich ist aus Germanium hergestellt. Aufgrund dessen wird der erfindungsgemäße bipolare Transistor mit einem niedrigem Spannungssignal betrieben und verbraucht geringe Leistung. Die Injektionseffizienz für Minoritätsträger ist, aufgrund des indirekten Übergangs in Germanium verbessert. Diese verbesserte Injektionseffizienz erhöht den Stromverstärkungsfaktor. Des weiteren besitzt Germanium eine große Elektronenbeweglichkeit. Die Energiebandlücke des Mischkristalls aus Silizium und Germanium beträgt etwa 0,77 eV und ist größer als die Energiebandlücke von Germanium, die etwa 0,66 eV beträgt. Diese Tatsache zeigt, daß der erfindungsgemäße Transistor ein Transistor mit breiter Bandlücke ist. Aufgrund der Tatsachen der großen Elektronenbeweglichkeit und der Breitbandstruktur des Transistors ist der Betrieb des erfindungsgemäßen Transistors sehr schnell.
  • Die obengenannten Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines bekannten Transistors mit breiter Bandlücke,
  • Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
  • Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Energiebandstruktur der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
  • Fig. 4 eine Schnittdarstellung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und
  • Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Energiebandstruktur der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
  • Bezugnehmend auf Fig. 1 ist der bekannte bipolare Transistor mit breiter Bandlücke auf einem isolierendem GaAs-Substrat 1 ausgebildet, auf dem eine N&spplus;-GaAs-Schicht 2 mit hoher Störstoffdichte abgeschieden ist. Kollektorelektroden 7 aus Metall sind auf der N&spplus;-GaAs-Schicht 2 ausgebildet. Eine N-GaAs-Schicht 3 ist auf der N&spplus;-GaAs-Schicht 2 ausgebildet. Die N-GaAs-Schicht 3 und die N&spplus;-GaAs-Schicht 2 arbeiten als Kollektorbereich. Eine P&spplus;-GaAs-Schicht 4 mit hoher Störstoffdichte ist auf der N-GaAs-Schicht 3 als Basisbereich ausgebildet. Basiselektroden 9 aus Metall mit einer Abdeckung aus einem Isolierfilm 8 sind auf der P&spplus;- GaAs-Schicht 4 ausgebildet. Eine N-GaAlAs-Schicht 5 und eine N&spplus;-GaAs-Schicht 6 sind nacheinander auf der P&spplus;-GaAs- Schicht 4 als Emitterbereich ausgebildet. Eine Emitterelektrode 10 aus Metall ist auf der N&spplus;-GaAs-Schicht 6 ausgebildet.
  • Wie vorstehend beschrieben ist diese Art von Bipolartransistoren mit breiter Bandlücke in "OYO BUTURI", Band 54, Nr. 11 und "Proceedings of the IEEE", Band 70, Nr. 1, beschrieben. Diese haben einige Nachteile. Zunächst, da der Basisbereich aus P&spplus;-GaAs mit einer großen Energiebandlücke von 1,42 eV ausgebildet ist, erfordert der Transistor ein Hochspannungssignal und verbraucht viel Leistung. Zweitens, obwohl der Basiswiderstand sowohl von der Elektronenbeweglichkeit als auch von der Löcherbeweglichkeit abhängt, wird nur ein begrenztes Absinken des Basiswiderstandes aufgrund einer großen Elektronenbeweglichkeit und einer geringen Löcherbeweglichkeit in GaAs erwartet. Drittens bilden die breiten Energiebandlücken von GaAs und GaAlAs nur schwer ohmsche Kontakte mit geringem Widerstand mit Metallelektroden. N&spplus;-GaAs-Schichten 2 und 6 sind für ohmsche Kontakte mit geringem Widerstand erforderlich, was zu einer aufwendigen Struktur und einer großen Anzahl von Herstellungsschritten führt. Viertens ist GaAs ein Halbleiter vom Direktübergangstyps mit einer geringen Lebensdauer der Minoritätsträger, was zu einer geringen Injektionseffizienz und zu einem geringen Stromverstärkungsfaktor führt.
  • Als eine Maßnahme gegen die obengenannten Nachteile wurde eine Struktur mit einem Kollektor aus GaAs, einer Basis aus Germanium und Emitter aus GaAs vorgeschlagen. Dies ist keine praktische Maßnahme, wie auf Seite 23 der "Proceedings of the IEEE" beschrieben ist, da es schwierig ist, GaAs auf Germanium ohne Grenzschichtdefekte aufzuwachsen. Es besteht kein praktisches Verfahren für ein solches Aufwachsen. Des weiteren, da der Emitterbereich aus GaAs besteht, ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten Transistor, kann eine aufwendige Struktur zur Ausbildung einer Emitterelektrode auf dem Emitterbereich nicht vermieden werden.
  • Eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Auf einem isolierendem GaAs- Substrat ist eine N&spplus;-GaAs-Schicht 2 mit einer Dicke von 1 um und einer Fremdstoffkonzentration von 2·10¹&sup8; cm&supmin;³ ausgebildet. Die Verunreinigung in der N&spplus;-GaAs-Schicht 2 ist Silizium. Eine N-GaAs-Schicht 3 wird dann auf der N&spplus;- GaAs-Schicht 2 mit einer Dicke von 300 nm (3.000 Å) und einer Fremdstoffkonzentration von 1·10¹&sup7; cm&supmin;³ ausgebildet. Der Fremdstoff ist Silizium. Die N-GaAs-Schicht 3 ist ein tatsächlicher Kollektorbereich. Die N&spplus;-GaAs-Schicht 2 ist zur Verminderung eines Kollektorwiderstandes und zur Erreichung eines ohmschen Kontaktes mit geringem Widerstand mit Kollektorelektroden 7 aus einer Legierung von Gold, Germanium und Nickel ausgebildet. Ein Basisbereich aus einer P&spplus;-Ge-Schicht 11 ist auf der N-GaAs-Schicht 3 mit einer Dicke von 100 nm (1.000 Å) und einer Fremdstoffkonzentration von 1·10¹&sup9; cm&supmin;³ ausgebildet. Der P-Fremdstoff in Germanium ist Gallium. In der Umgebung der P&spplus;-Ge-Schicht 11 ist eine ringförmige Basiselektrode 9 aus einer Legierung von Gold und Indium mit einer Abdeckung durch einen Isolierfilm 8 aus SiO&sub2; ausgebildet. Auf der Mitte der P&spplus;- Ge-Schicht 11 ist eine N-Halbleiter-Schicht 12 eines Mischkristalls aus Silizium und Germanium mit einer Dicke von 200 nm (2.000 Å) und einer Fremdstoffkonzentration von 5· 10¹&sup6; cm&supmin;³ ausgebildet. Der N-Fremdstoff in der Mischkristallschicht 12 ist Antimon. Der Anteil von Silizium in der Halbleiter-Schicht 12 ist auf einem Bereich von 10 mol% bis 40 mol% ausgewählt. Ein vorzuziehender Siliziuminhalt ist 20 mol%. Eine N&spplus;-Ge-Schicht 13 ist auf der Halbleiter- Schicht 12 mit einer Dicke von 300 nm (3.000 Å) und einer Fremdstoffkonzentration von 1·10²&sup0; cm&supmin;³ ausgebildet. Der N-Fremdstoff der N-Ge-Schicht 13 ist Arsen. Eine Emitterelektrode aus Gold ist mit der N&spplus;-Ge-Schicht 13 und dem Isolierfilm 8 kontaktiert. Die Halbleiter-Schicht 12 aus Mischkristall und die N&spplus;-Ge-Schicht 13 formen einen Emitterbereich. Die Halbleiter-Schicht 12 aus Mischkristall ist ein tatsächlicher Emitterbereich. Die N&spplus;-Ge-Schicht 13 ist zur Ausbildung eines ohmschen Kontaktes mit niedrigem Widerstand mit der Emitterelektrode 10 ausgebildet.
  • Gemäß einer Veröffentlichung "Heterojunctions and Metal-Semiconductor Junctions" von A.G. Milness und D.L. Feucht, Seite 9, hat ein Halbleiter eines Mischkristalls aus 90 mol% Germanium und 10 mol% Silizium eine Energiebandlücke von 0,77 eV. Der Mischkristallhalbleiter mit einem Silizium-Anteil von 10 mol% bis 40 mol% hat eine Energielücke gleich oder mehr als 0,77 eV. Andererseits hat Germanium eine Energiebandlücke von 0,66 eV. Aufgrund dessen ist die Energiebandlücke der Halbleiter-Schicht 12 größer als bei der P&spplus;-Ge-Schicht 12, um einen Transistor mit breiter Bandlücke auszubilden. Die Energiebandlücke der N-GaAs-Schicht 3 beträgt 1,42 eV. Die Energiebandstruktur des Transistors gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform ist in Fig. 3 wiedergegeben. Die Energiedifferenz eVt entspricht einer Spannung, die erforderlich ist, um Elektronen vom Emitterbereich der Halbleiter-Schicht 12 in den Basisbereich der P&spplus;-Ge-Schicht 11 zu injizieren, und ist ein Gesamtwert einer Differenz zwischen den Oberkanten der Energiebandlücken der Halbleiter-Schicht 12 und der P&spplus;-Ge- Schicht 11 und einer Offset-Energie eΔVc des Leitungsbandes an der Grenzschicht zwischen der Halbleiter-Schicht 12 und der P&spplus;-Ge-Schicht 11. Wenn der Transistor vorgespannt ist, ist keine Barriere gegen Elektronen, die von der Halbleiter-Schicht 12 in die P&spplus;-Ge-Schicht 11 injiziert werden, vorhanden, aber es verbleibt eine Barriere gegen Löcher in die P&spplus;-Ge-Schicht 11. Die Injektionseffizienz für Minoritätsträger wird nicht verschlechtert und verbleibt auf einem hohen Wert.
  • Auf Grund des Aufbaus des Transistors mit breiter Bandlücke kann die Fremdstoffkonzentration der P&spplus;-Ge- Schicht als Basisbereich erhöht werden, ohne die Injektionseffizienz für Minoritätsträger zu vermindern, so daß der Basiswiderstand klein gemacht werden kann. Des weiteren ist die Elektronenbeweglichkeit in der P&spplus;-Ge-Schicht 11 groß. Aus diesen Tatsachen folgt, daß der Transistor des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel mit hoher Geschwindigkeit und einem hohen Stromverstärkungsfaktor arbeitet.
  • Die Energiebandlücke von der P&spplus;-Ge-Schicht 11 ist so gering wie 0,66 eV. Aufgrund dessen kann der Transistor des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels mit einem sehr geringen Spannungssignal betrieben werden und verbraucht eine geringe Leistung. Des weiteren ist das Germanium der P&spplus;-Ge-Schicht 11 als Basisbereich ein Halbleiter vom indirekten Typ mit einer langen Lebensdauer für Minoritätsträger. Aufgrund dessen hält der Transistor des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels eine hohe Injektionseffizienz für Minoritätsträger, um einen hohen Stromverstärkungsfaktor zu erreichen.
  • Alle Schichten 2, 3, 11, 12 und 13 können ohne Grenzflächendefekte durch Molekularstrahlepitaxie aufgewachsen werden. Insbesondere wird die Halbleiter-Schicht 12 aus Mischkristall auf der P&spplus;-Ge-Schicht 11 aufgewachsen. Da die Gitterdifferenz zwischen Silizium und Germanium 4 % beträgt, begleitet die normale Dampfabscheidung des Mischkristalls aus Silizium und Germanium auf der P&spplus;-Ge-Schicht Grenzflächendefekte. Diese Grenzflächendefekte treten jedoch nicht auf, wenn die Halbleiter-Schicht 12 aus Mischkristall aus Silizium und Germanium auf der P&spplus;-Ge-Schicht 11 durch Molekularstrahlepitaxie aufgewachsen wird.
  • Das Germanium und der Halbleiter des Mischkristalls aus Silizium und Germanium haben eine geringere Energiebandlücke als GaAs. Ein ohmscher Kontakt mit geringem Widerstand zwischen der N&spplus;-Ge-Schicht und der Emitterelektrode 10 aus Metall wird erhalten. Der gute ohmsche Kontakt wird ebenso zwischen der Emitterelektrode 10 und der Halbleiter-Schicht 12 erhalten. Aufgrund dessen kann zur Vereinfachung der Struktur die N&spplus;-Ge-Schicht 13 entfernt werden.
  • Fig. 4 und 5 zeigen eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Auf einem isolierendem GaAs-Substrat 1 ist die N&spplus;-GaAs-Schicht 2 mit einer Dicke von 1 um und einer Fremdstoffkonzentration von 2·10¹&sup8; cm&supmin;³ ausgebildet. Die Kollektorelektroden 7 aus einer Legierung aus Gold, Germanium und Nickel werden an der N&spplus;-GaAs-Schicht 2 angebracht. Die N-GaAs-Schicht 3 mit einer Dicke von 300 nm (3.000 Å) und einer Fremdstoffkonzentration von 1·10¹&sup7; wird auf der N&spplus;-GaAs-Schicht 2 als tatsächlicher Kollektorbereich ausgebildet. Die P&spplus;-Ge-Schicht 11 mit einer Dicke von 100 nm (1.000 Å) und einer Fremdstoffkonzentration von 1·10¹&sup9; cm&supmin;³ wird auf der N-GaAs-Schicht 3 als Basisbereich ausgebildet. Die Basiselektrode 9 aus einer Legierung aus Gold und Indium wird auf dem Umgebungsbereich der P&spplus;- Ge-Schicht 11 mit einer Abdeckung aus einem Isolierfilm 8 aus SiO&sub2; angebracht. Der tatsächliche Emitterbereich, der auf der P&spplus;-Ge-Schicht 11 ausgebildet ist, ist eine N-Halbleiter-Schicht 14 eines Mischkristalls aus Germanium und Silizium, in der der Inhalt von Silizium fortlaufend von Null an der Grenzfläche mit der P&spplus;-Ge-Schicht 11 auf einen Wert ansteigt, der auf einem Bereich zwischen 10 mol% und 40 mol% ausgewählt ist. Der bevorzugte Anteil von Silizium an der oberen Fläche in der Halbleiter-Schicht 14 beträgt 20 mol%. Die Dicke und die Fremdstoffkonzentration der Silizium-Schicht 14 betragen 100 nm (1.000 Å) und 5·10¹&sup6; cm&supmin;³. Der N-Fremdstoff der Halbleiter-Schicht 14 ist Antimon. Die N-Halbleiter-Schicht 12 des Mischkristalls aus Germanium von 80 mol% und Silizium von 20 mol% wird auf der Halbleiter-Schicht 14 mit einer Dicke von 100 nm (1.000 Å) und einer Fremdstoffkonzentration von 5·10¹&sup6; cm&supmin;³ ausgebildet. Die N&spplus;-Ge-Schicht 13 wird auf der N-Halbleiter-Schicht 12 mit einer Dicke von 300 nm (3.000 Å) und einer Fremdstoffkonzentration von 1·10²&sup0; cm&supmin;³ ausgebildet. Die Emitterelektrode 10 aus Gold wird auf der N&spplus;-Ge- Schicht 13 abgeschieden.
  • Alle Schichten 2, 3, 11, 14, 12 und 13 können ohne Grenzflächendefekte durch Molekularstrahlepitaxie aufgewachsen werden. Die Emitterelektrode 10 kann einen ohmschen Kontakt mit geringem Widerstand mit jeder der N&spplus;-Ge-Schicht 13, der N-Halbleiter-Schicht 12 oder der N-Halbleiter- Schicht 14 bilden. Aufgrund dessen können ein oder zwei N&spplus;- Ge-Schichten 13 und die N-Halbleiter-Schicht 12 zur Vereinfachung der Aufbaustruktur entfernt werden.
  • Die Energiebandstruktur der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist in Fig. 5 dargestellt. Verglichen mit Fig. 3 der ersten bevorzugten Ausführungsform verschwindet der Off-Set eΔVc an der Grenzfläche des Basisbereiches und des Emitterbereiches. Dieses Verschwinden basiert auf der Verwendung der Halbleiter-Schicht 14 des Mischkristalls aus Germanium und Silizium, der einen veränderlichen Inhalt von Silizium aufweist, wobei an der Grenzfläche mit der P&spplus;-Ge- Schicht 11 nur Germanium vorliegt. Die für das Injizieren von Elektronen von der Halbleiter-Schicht 14 in die P&spplus;-Ge- Schicht 11 erforderliche Spannung entspricht nur der Energiedifferenz eVt zwischen den Oberkanten der Energiebandlücke der Halbleiter-Schicht 11 und der P&spplus;-Ge-Schicht 11. Der Transistor kann mit einer geringeren Spannung betrieben werden als der Transistor des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels und verbraucht noch weniger Leistung.
  • Die Energiebandstruktur zeigt, daß der Transistor ein Transistor mit breiter Bandlücke ist. Ähnlich wie bei dem Transistor gemäß der ersten Ausführungsform zeigt der Transistor der zweiten bevorzugten Ausführungsform eine verbesserte Injektionseffizienz für Minoritätsträger und einen verbesserten Stromverstärkungsfaktor und ist mit vereinfachter Struktur mit Hochgeschwindigkeit betreibbar.
  • Obwohl einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung vorstehend beschrieben wurden, können verschiedene Modifikationen vorgesehen werden. Beispielsweise kann die isolierende GaAs-Schicht durch ein anderes isolierendes oder halbisolierendes Substrat ersetzt werden, beispielsweise einem intrinsischen Germaniumsubstrat oder einem intrinsischen Siliziumsubstrat.

Claims (7)

1. Bipolarer Heteroübergangs-Transistor mit einem Kollektorbereich (3) aus einer GaAs-Schicht eines Leitfähigkeittyps,
einem Basisbereich (11) aus einer auf der GaAs-Schicht ausgebildeten Germaniumschicht des anderen Leitfähigkeittyps und
einem Emitter-Bereich (12) mit einer Mischkristallschicht aus Silizium und Germanium, wobei die Mischkristallschicht von dem anderen Leitfähigkeittyp ist und auf der Germaniumschicht ausgebildet ist.
2. Heteroübergangs-Transistor nach Anspruch 1, wobei die Mischkristallschicht Silizium von 10 Mol % bis 40 Mol % aufweist, das gleichförmig in der Mischkristallschicht verteilt ist.
3. Heteroübergangs-Transistor nach Anspruch 1 mit ferner einer hochdotierten Schicht aus GaAs (2) des einen Leitfähigkeitstyps, auf der die GaAs-Schicht (3) ausgebildet ist, einer hochdotierten Schicht aus Germanium (13) des einen Leitfähigkeitstyps, die auf der Mischkristallschicht (12) ausgebildet ist, einer die hochdotierte Schicht aus GaAs (2) kontaktierenden Kollektorelektrode (7), einer die Germaniumschicht (11) kontaktierenden Basiselektrode (9) und einer die hochdotierte Schicht aus Germanium (13) kontaktierenden Emitter-Elektrode (10).
4. Heteroübergangs-Transistor nach Anspruch 1, wobei die Mischkristallschicht in Kontakt mit der Germaniumschicht ausgebildet ist und der Anteil von Silizium in der Mischkristallschicht an der Grenze zur Germaniumschicht null ist und mit dem Abstand von der Grenze kontinuierlich anwächst.
5. Heteroübergangs-Transistor nach Anspruch 4, wobei der Maximalwert des Inhaltes von Silizium ein Wert zwischen 10 Mol-% und 40 Mol-% ist.
6. Heteroübergangs-Transistor nach Anspruch 5, mit ferner einer hochdotierten GaAs-Schicht (2) des einen Leitfähigkeitstyps, auf dem die GaAs-Schicht (3) ausgebildet ist, einer zusätzlichen Mischkristallschicht (12) aus Silizium und Germanium des einen Leitfähigkeitstyps, die auf der Mischkristallschicht (14) ausgebildet ist, wobei das Silizium in der zusätzlichen Mischkristallschicht gleichförmig enthalten ist, der Anteil von Silizium gleich dem Maximalwert des Anteils von Silizium in der Mischkristallschicht ist, eine hochdotierte Germaniumschicht (13) des einen Leitfähigkeitstyps auf der zusätzlichen Mischkristallschicht (12) ausgebildet ist, mit einer die hochdotierte GaAs-Schicht (2) kontaktierenden Kollektor-Elektrode (7), einer die Germaniumschicht (11) kontaktierenden Basiselektrode (9) und einer die hochdotierte Germaniumschicht (13) kontaktierenden Emitter-Elektrode.
7. Heteroübergangs-Transistor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der eine Leitfähigkeitstyp N und der andere Leitfähigkeitstyp P ist.
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