DE68909977T2 - Bipolartransistor. - Google Patents
Bipolartransistor.Info
- Publication number
- DE68909977T2 DE68909977T2 DE89101370T DE68909977T DE68909977T2 DE 68909977 T2 DE68909977 T2 DE 68909977T2 DE 89101370 T DE89101370 T DE 89101370T DE 68909977 T DE68909977 T DE 68909977T DE 68909977 T2 DE68909977 T2 DE 68909977T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- region
- layers
- emitter
- base
- superstructure
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 5
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/15—Structures with periodic or quasi periodic potential variation, e.g. multiple quantum wells, superlattices
- H01L29/157—Doping structures, e.g. doping superlattices, nipi superlattices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/1004—Base region of bipolar transistors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Description
- Diese Erfindung bezieht sich auf Emitter-Transistoren mit breiter Bandlücke, insbesondere auf Transistoren mit einer Überstruktur des Basisbereichs, die eine wirksame Basis mit enger Bandlücke zur Verfügung stellt.
- Es ist wohlbekannt, daß Transistoren mit einem Emitter mit breiter Bandlücke wichtige Vorteile in der Bipolartransistor- Technologie besitzen. Der Emitter mit breiter Bandlücke in einem npn-Transistor liefert einen hohen Injektionswirkungsgrad des Emitters, indem für die gleiche Elektronen-Injektion vom Emitter zur Basis die Bewegung der Löcher von der Basis zum Emitter gesperrt wird. Folgerichtig gestattet er ein vergleichsweise geringeres Dotieren des Emitters und ein stärkeres Dotieren der Basis, was zu einer verminderten Emitter-Kapazität und einem niedrigeren Basiswiderstand führt. Gegenwärtig wird der Emitter- Wirkungsgrad von Homoübergangs-Bipolartransistoren mit gleichen Bandlücken in Emitter, Basis und Kollektor durch den Dotierungsgrad in Emitter und Basis kontrolliert. In Bauelementen nach dem Stand der Technik ist der Emitter stark dotiert, um den Injektions-Wirkungsgrad zu erhöhen. Das Ausmaß der Dotierung und somit der Wirkungsgrad sind jedoch begrenzt, da zu starkes Dotieren die effektive Bandlücke des Emitters verringert und sich dadurch Löcher leichter von der Basis zum Emitter bewegen können. Ebenfalls wird in Bauelementen nach dem Stand der Technik der Basiswiderstand durch starkes Dotieren der Basis verringert. Dies steigert jedoch den Injektionswirkungsgrad in Sperrichtung. Die Verminderung des Basiswiderstands führt somit zu einer Zunahme der Basisströme.
- Ein weiterer Typ von Emittern mit breiter Bandlücke nach dem Stand der Technik wird in der US-Patentschrift 4 119 994 gezeigt, die auf ein aus GaAs aufgebautes Bauelement mit Heteroübergang mit einer breiten Bandlücke der Emitterschicht und, durch die Verwendung von Ge, einer schmalen Bandlücke in den Basis- und Kollektorschichten, ausgerichtet ist. Alternativ können AlGeAs bzw. GaAs als Emitter bzw. Basis verwendet werden. Ein weiterer Ansatz nach dem Stand der Technik besteht darin, einen Transistor mit einem aus einer Überstruktur gebildeten Basisbereich herzustellen. Wie in der US-Patentschrift 4 137 542 dargestellt wird, ist die Überstruktur aus abwechselnden Schichten unterschiedlichen Materials wie GaAs und GaAlAs aufgebaut. Ein weiteres Beispiel für die Überstruktur wird in Surface Science 113 (1982) 479-480 offenbart, worin eine periodische Abfolge von n- und p-dotierten GaAs-Schichten mit zwischenliegenden intrinsischen Schichten beschrieben wird.
- In der japanischen Patentschrift 58-114455 wird die Verwendung einer Überstruktur in einem Emitter mit breiter Bandlücke offenbart, worin eine aus abwechselnden Schichten aus dotiertem GaAsSb und p&supmin;-dotiertem GaInAs gebildete Überstruktur beschrieben wird, welche zwischen den Emitter- und Kollektorschichten aus n-dotiertem GaInAs liegen.
- Die vorliegende Erfindung ist auf einen Homoübergangs- Bipolartransistor ausgerichtet, der aus einem Halbleiterkörper mit einem Emitter- und Kollektorbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps besteht, die durch einen Basisbereich mit Überstruktur getrennt sind. Die Überstruktur besteht aus einer Vielzahl abwechselnder Lagen einer extrinsischen Schicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps und einer intrinsischen Schicht des gleichen Halbleitermaterials wie die extrinsische Schicht. Der Bipolartransistor, der ein Gerät mit Homoübergang darstellt, wird aus Emitter-, Basis- und Kollektorbereichen hergestellt, die ebenfalls aus dem gleichen Halbleitermaterial bestehen. Die Überstruktur besitzt scharfe Übergänge zwischen den abwechselnden Schichten, so daß die effektive Bandlücke des Halbleiters im Basisbereich in Bezug auf die Bandlücke des Halbleiters zumindest im Emitterbereich verringert ist.
- Der Bipolartransistor der Erfindung kann aus jedem Halbleitermaterial wie Silicium, Germanium oder Galliumarsenid hergestellt werden. Der Homoübergangs-Transistor der Erfindung bietet einen Emitter mit breiter Bandlücke, welcher viel leichter als Heteroübergangs-Bauelemente nach dem Stand der Technik hergestellt werden kann. Zusätzlich sieht die vorliegende Erfindung die Verwendung von monokristallinem Silicium und Germanium vor, so daß der Emitter mit breiter Bandlücke mit der herkömmlichen Silicium- und Germanium-Bipolartransistor- Technologie verwirklicht werden kann.
- Die scharfen Übergänge in der Überstruktur des Basisbereichs der vorliegenden Erfindung werden durch abwechselnde Schichten des gleichen Halbleitermaterials mit wesentlich unterschiedlichen Dotierungsgraden ausgebildet. Der Basisbereich besteht aus einer Vielzahl paarweise abwechselnden Schichten aus stark dotiertem extrinsischen Halbleitermaterial und intrinsischem oder undotiertem Halbleitermaterial. Die Dicke eines jeden Paares aus dotierter und undotierter Schicht, die als Periode der Überstruktur bezeichnet wird, ist genügend klein, so daß es sowohl für die Elektronen als auch die Löcher einen Resonanzzustand quer über den Basisbereich gibt. Falls die relative Dotierung der Überstruktur genügend groß ist, wird es eine große Bandkrümmung geben, die den Energieabstand der Resonanzzustände zwischen Leitungs- und Valenzband verringert. Auf diese Weise wird die effektive Bandlücke des Basisbereichs verengt.
- Zusätzlich wird ein neuartiges Verfahren zur Realisierung des Bipolartransistors der Erfindung offenbart. Ein Halbleiterkörper besitzt eine Kollektorschicht aus einem ersten Leitfähigkeitstyp und einen an den Kollektorbereich angrenzenden Überstrukturbereich. Die Überstruktur wird, wie oben beschrieben, aus einer-Vielzahl paarweise abwechselnder Schichten eines zweiten Leitfähigkeitstyps und einer intrinsischen Schicht aus dem gleichen Halbleitermaterial wie die Kollektorschicht gebildet. Ein in der Mitte längs gelegener Teil mehrerer oberer Schichten der Überstruktur wird in den ersten Leitfähigkeitstyp umgewandelt. Der umgewandelte Bereich bildet den Emitter des Bipolartransistors, und die übrigen nicht umgewandelten Schichten der Überstruktur bilden den Basisbereich. Die Anzahl der Schichten, deren Leitungsart in die der Überstruktur entgegengesetzte Leitungsart umgewandelt wird, wird durch die gewünschte Dicke der Emitter- und Basisbereiche bestimmt. Der Emitterbereich wird durch starkes Dotieren der oberen Schichten der Überstruktur mit der der Basis entgegengesetzten Leitungsart umgewandelt. Der in den mittleren Bereich eingebrachte Dotierungsgrad muß größer als der Dotierungsgrad der extrinsischen Schichten der Überstruktur sein. Die starke Dotierung dieser oberen Schichten verursacht eine Umwandlung des Bereichs von einer Überstruktur in eine homogene Struktur mit einheitlichen Bändern. Als Folge davon erreicht die Bandlücke wieder das Niveau des Grundmaterials. Seitliche Teile der Überstrukturschichten auf beiden Seiten des Emitterbereichs werden in homogene Bereiche vom zweiten Leitfähigkeitstyp umgewandelt und bilden dabei mit dem Basisbereich ein Paar Ohmscher Kontakte aus. Die Bandlücke der Ohmschen Kontakte erreicht ebenfalls wieder diejenige des Grundmaterials. Dadurch werden der Emitterbereich und die Ohmschen Kontakte der Basis durch bloßes Dotieren oberer Schichten der Überstruktur gebildet, wodurch keine weiteren Schichten aufgebracht werden müssen.
- Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt des Bipolartransistors mit effektiver enger Bandlücke der Basis der vorliegenden Erfindung.
- Fig. 2 ist ein Energiebandschema des Transistors der vorliegenden Erfindung, das die Bandkrümmung und die effektiv verengte Bandlücke der Basis zeigt.
- Fig. 3 ist ein schematischer Querschnitts des Bipolartransistors mit effektiver enger Lücke der Basis, der durch das neuartige Realisierungsverfahren der vorliegenden Erfindung gebildet wird.
- Die vorliegende Erfindung ist auf einen Homoübergangs-Bipolartransistor mit effektiver enger Bandlücke der Basis ausgerichtet, so daß die effektive Bandlücke des Basisbereichs kleiner als die Bandlücke des Emitterbereichs ist. Der erfindungsgemäße Bipolartransistor mit breiter Bandlücke des Emitters wird in einem Halbleiterkörper verwirklicht, in welchem Emitter, Basis und Kollektor alle aus dem gleichen Material wie Silicium, Germanium oder Galliumarsenid bestehen. Die Bandlücke der Basis wird effektiv verengt, indem die Basis aus einer Überstruktur besteht. Die Überstruktur besteht aus einer Vielzahl einander abwechselnder Schichten einer extrinsischen Schicht auf stark dotiertem Halbleitermaterial und einer intrinsischen Schicht aus undotiertem Halbleitermaterial.
- Unter Bezug auf die Zeichnungen, zeigt Fig. 1 einen Querschnitt einer Realisierung des Bipolartransistors der vorliegenden Erfindung. Der Transistor 10 in Fig. 1 ist zur Veranschaulichung als npn-Transistor abgebildet. Es sollte für den Fachmann offensichtlich sein, daß die Implementierung der vorliegenden Erfindung auch als pnp-Transistor möglich ist. Der Transistor in Fig. 1 umfaßt einen stark n&spplus;-dotierten Kollektorbereich 12 und einen mäßig n-dotierten Übergangs-Kollektorbereich 14. Ein Basisbereich 16 mit Überstruktur umfaßt eine Vielzahl einander abwechselnder Schichten einer extrinsischen Schicht 18 mit p&spplus;- Leitfähigkeit und intrinsischen Schichten 20 aus undotiertem Halbleitermaterial. An den Basisbereich 16 mit n-Leitfähigkeit wird ein Emitterbereich 22 angefügt. In Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung des Transistors kann der Emitterbereich 22 schwach dotiert oder stark dotiert werden. Stark p&spplus;-dotierte Ohmsche Kontakte 24 und 26 werden auf dem Basisbereich l6 aufgebaut.
- Im Basisbereich 16 bildet jedes Paar benachbarter extrinsischer und intrinsischer Schichten 18, 20 eine Periode der Überstruktur. Falls die Periode der Überstruktur klein genug ist, ergeben sich sowohl für die Elektronen als auch die Löcher quer über den Basisbereich Resonanzzustände. Die Spanne der Dicke jeder der Schichten 18 und 20 wurde zu 5 bis 20 nm bestimmt. In der Praxis beträgt die typische Dicke der Überstrukturperiode 100 nm. Falls weiterhin die relative Dotierung der Überstruktur groß genug ist, wird eine große Bandkrümmung auftreten, die den Energieabstand der Resonanzzustände zwischen Leitungs- und Valenzbändern verringert.
- Fig. 2 ist ein schematisches Energiebanddiagramm der Realisierung als npn-Transistor. Das Leitungsband ist mit Ec, das Valenzband mit Ev bezeichnet. Die Energielücke in den Emitter- und Kollektorbereichen wird als Eg dargestellt. Die Welle in den Energieniveaus von Leitungs- und Valenzband im Basisbereich ist auf die sich periodisch variierende Dotierung im Bereich 16 in Fig. 1 zurückzuführen. Die p&spplus;-dotierten Bereiche sind mit positiveren Energiepeaks dargestellt, und die intrinsischen oder undotierten Bereiche besitzen weniger positive Energiepeaks. Die niedrigsten Resonanzzustände im Leitungsband sind mit Ec', und die niedrigsten Resonanzzustände im Valenzband sind mit Ev' bezeichnet. Der effektive Bandabstand Eg' ist gleich Ec'-Ev'. Die effektive Bandlücke der Basis Eg' ist kleiner als die Energielücke Eg des Emitters und des Kollektors.
- In der bevorzugten Ausführung wird der p&spplus;-Bereich der Überstruktur stark dotiert sein, um scharfe Übergänge zwischen den extrinsischen und intrinsischen Schichten zu schaffen. Die p-Dotierung kann sich zwischen 10¹&sup7; cm&supmin;³und 10²&sup0; cm&supmin;³bewegen, wobei die optimale Menge 10²&sup0; cm&supmin;³beträgt Bei der Herstellung der Überstruktur ist eine Gleichförmigkeit der Dotierungsgrade und der Dicken der Bereiche wünschenswert, um für eine maximale Verringerung der Bandlücke zu sorgen. Damit eine gleichförmige, periodische Bandkrümmung erreicht wird, ist in der bevorzugten Ausführung ist die Dicke einer jeden extrinsischen Schicht im wesentlichen gleich, und die Dicke einer jeden intrinsischen Schicht ist ebenfalls im wesentlichen gleich. Es ist nicht erforderlich, daß die Dicke der extrinsischen Schichten gleich der Dicke der intrinsischen Schichten sein muß. Die relative Dicke der extrinsischen Schichten bezüglich der intrinsischen Schichten ist ein Entwurfsparameter, der durch die jeweilige Anwendung bestimmt wird. Wenn die Überstruktur mit dickeren intrinsischen Schichten als die extrinsischen Schichten ausgebildet wird, wird sich im allgemeinen eine größere Verringerung des Bandabstands ergeben. Andere Erwägungen beinhalten den Kopplungsgrad der Resonanzzustände und die Dotierungsmenge. In einer Ausführung der Erfindung wird das Bauelement so hergestellt, daß alle Schichten der Überstruktur die gleiche Dicke besitzen.
- Die Verringerung der Energielücke wird mindestens ein Zehntel eines Elektronenvolts betragen und kann in Abhängigkeit von der Dotierungsmenge und der Schichtengröße mehrere Zehntel eines Elektronenvolts betragen. Im Prinzip wird die maximale Verringerung der Energielücke etwas kleiner als die Hälfte der Bandlücke des für den Halbleiter verwendeten Grundmaterials sein. Zum Beispiel beträgt der nominale Bandabstand von Silicium 1,1 eV, und der Bereich, auf den die Bandlücke durch die vorliegende Erfindung verringert werden kann, beträgt 1,0 eV bis 0,6 eV.
- Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Transistors mit effektiver enger Bandlücke der-Basis können Standard-Halbleitertechniken wie Molekularstrahl-Epitaxie und chemisches Bedampfen eingesetzt werden. Zusätzlich können herkömmliche Diffusionstechniken zur Dotierung von Emitter, Basis und Kollektor verwendet werden. Bevorzugt wird jedoch die Ionen-Implantierung aufgrund ihrer geringen Temperaturumgebung verwendet, um die scharfen Übergänge zwischen den Schichten der Überstruktur zu erhalten. Die Ausbildung der Überstruktur für die Basis in vorliegender Erfindung kann im Einklang mit dem chemischen Bedampfungsprozeß erfolgen, der von B. S. Meyerson, einem Miterfinder dieses Patents, in der mitanstehenden US-Anwendung mit der Serien-Nr. 906 854 beschrieben wird, dessen Anwendung in dieses Patent durch Verweis darauf eingegliedert ist. Zusammengefaßt gestattet der vorgenannte Meyerson-Prozeß die in-situ CVD-Dotierung von Epischichten aus Si1icium bei Temperaturen unter 550 ºC. Der Prozeß ist von besonderem Nutzen, um dünne, qualitativ hochwertige, monokristalline Siliciumschichten auf einem Substrat auszubilden. Die Fähigkeit, die Schichten in-situ in jedem gewünschten Grad zu dotieren, gestattet die Herstellung der Überstruktur der Erfindung in einem einzigen CVD-Prozeß.
- Nimmt man nun Bezug auf Fig. 3, so wird darin eine neuartige Realisierung des Transistors mit effektiver enger Bandlücke der Basis aus vorliegender Erfindung schematisch gezeigt. Der Aufbau in Fig. 3 umfaßt Kollektorbereiche 32 und 34, die durch eine beliebige bekannte Technik aufgebaut sind. Der Überstrukturbereich 36 wird auf der Schicht 34 beispielsweise durch die vorgenannte Anwendung nach Meyerson gebildet. Die Überstruktur schließt abwechselnde p&spplus;-dotierte Schichten 35 und undotierte Schichten 37 ein. Durch die Umwandlung der Leitungsart in einem mittleren Bereich 38 entlang mehrerer oberer Schichten 39 der Überstruktur in die der extrinsischen Schichten 35 der Überstruktur entgegengesetzte Leitungsart wird im Bereich der Überstruktur ein Emitterbereich gebildet. Der Emitterbereich wird durch starkes Dotieren des Bereichs 38 beispielsweise durch Ionen-Implantation umgewandelt. Um den Bereich 38 von p&spplus; in n&spplus; umzuwandeln, muß die Menge der in den Bereich 38 eingebrachten Dotierung größer als der Dotierungsgrad der Schichten 35 sein. Wenn die Schichten 35 einen Dotierungsgrad von etwa 10¹&sup7; cm&supmin;³ besitzen, dann sollte der Bereich 18 somit einen Dotierungsgrad über 10¹&sup8; cm&supmin;³ besitzen. Vorzugsweise wird ein Teil 40 des Bereichs 38 stark n&spplus;-dotiert und seitliche Teile 42 und 44 werden mäßig n-dotiert, um als Isolations-Trennschichten zwischen Emitter und Basis zu fungieren.
- Die verbleibenden Schichten der Überstruktur in Bereich 46 bilden dann die Basis des Transistors der vorliegenden Erfindung. Die seitlichen Teile 48 und 50 auf beiden Seiten des Emitterbereichs 38 werden in p&spplus;-Bereiche umgewandelt, um als Ohmsche Kontakte zur Basis zu fungieren. Die Dotierung der oberen Schichten 39 der Überstruktur beseitigt den Überstrukturcharakter dieser Schichten und wandelt diese Schichten in einen homogenen Bereich um. Die Energiebänder des homogenen Bereichs werden gleichförmig und die Bandlücke erreicht wieder die ursprüngliche Bandlücke des Grundmaterials. Der Transistor wird durch Ausbildung des Emitterbereichs innerhalb der Überstruktur hergestellt, wodurch sich das Aufbringen zusätzlicher Emitterbereiche und Bereiche Ohmscher Kontakte auf der Überstruktur erübrigt.
- Der Transistor der vorliegenden Erfindung mit effektiver enger Bandlücke der Basis besitzt einen Emitter mit einer gleichwertig breiten Bandlücke mit größerer Emittereffizienz. Der Transistor bietet die Möglichkeit, mit einem schwach dotierten Emitter für eine kleine Kapazität zwischen Emitter und Basis zu sorgen. Dies kann verwirklicht werden, da es nicht mehr erforderlich ist, den Emitter stark zu dotieren, um zu verhindern, daß sich Löcher von der Basis zum Emitter bewegen. Zusätzlich verringert die starke Dotierung in dem periodisch dotierten Basisbereich den Widerstand der Basis.
- Der Transistor aus vorliegender Erfindung liefert ebenfalls eine zweidimensionale (2D) Einschließung im Basisbereich, welche den seitlichen Widerstand der Basis verkleinert. Die 2D-Abschließung führt dazu, daß die Ladungsträger wesentlich darin eingeschränkt sind, in den einzelnen Schichten seitlich zu fließen.
- Andere Vorteile des Transistors der vorliegenden Erfindung sind durch die lange Lebensdauer der Minoritätsladungsträger aufgrund der räumlichen Trennung der Majoritäts- und Minoritätsladungsträger verwirklicht. Zusätzlich beseitigt der Baustein Stromansammlung. Da der Basisbereich darüber hinaus mit stark dotierter P&spplus;IP&spplus;I... - Überstruktur hergestellt werden kann, kann er somit bei tiefen Temperaturen betrieben werden, da es keinen Einfrier-Effekt der Ladungsträger gibt. Daher können die Transistorleistung und die Packungsdichte verbessert werden.
Claims (14)
1. Bipolartransistor, bestehend aus:
einem Homoübergangs-Halbleiterkörper mit
einem Emitter (22, 38) - und Kollektorbereich (12, 14; 32,
34) eines ersten Leitfähigkeitstyps, die getrennt sind durch
einen Basisbereich (16, 46) mit einer Vielzahl abwechselnder
Schichten aus einer extrinsischen Schicht (18, 35) eines
zweiten Leitfähigkeitstyps und einer intrinsischen Schicht
(20, 37), wobei jede dieser Emitter-, Basis- und
Kollektorbereiche aus dem gleichen Halbleitermaterial
besteht;
wobei die effektive Bandlücke dieses Halbleiters im
Basisbereich (16, 46) bezüglich der Bandlücke des
Halbleiters zumindest im Emitterbereich (22, 38) verringert
ist.
2. Transistor nach Anspruch 1, wobei das Halbleitermaterial von
Basis, Kollektor und Emitter entweder aus Silicium oder
Germanium oder Galliumarsenid besteht.
3. Transistor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die effektive
Bandlücke des Basisbereichs um 0,1 eV oder mehr verringert
ist.
4. Transistor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die effektive
Bandlücke des Basisbereichs um einen Bereich zwischen 0,1 eV bis
zur Hälfte der Bandlücke des Grundmaterials des Halbleiters
verringert ist.
5. Transistor nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei
die Dicke der abwechselnden Schichten aus extrinsischen und
intrinsischen Schichten im Bereich zwischen 5 bis 20 nm
liegt.
6. Transistor nach Anspruch 5, wobei die Dicke der
abwechselnden Schichten etwa 5 nm beträgt.
7. Transistor nach Anspruch 5, wobei die Dicke aller
extrinsischen und intrinsischen Schichten im wesentlichen
gleich ist.
8. Transistor nach Anspruch 5, wobei jede extrinsische Schicht
eine erste Dicke und jede intrinsische Schicht eine zweite,
von der ersten Dicke verschiedene Dicke besitzt.
9. Transistor nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei
die abwechselnden Schichten aus extrinsischen und
intrinsischen Schichten einen scharfen Energieübergang
sowohl im Leitungs- als auch im Valenzband besitzen.
10. Transistor nach Anspruch 9, wobei die extrinsischen
Schichten vom zweiten Leitfähigkeitstyp einen Dotierungsgrad
im Bereich zwischen 10¹&sup7; und 10²&sup0; cm&supmin;³ besitzen.
11. Verfahren zur Herstellung eines Bipolartransistors,
bestehend aus:
einem Homoübergangs-Halbleiterkörper mit einer
Kollektorschicht (32, 34) eines ersten Leitfähigkeitstyps
und einem an die Kollektorschicht angrenzenden
Überstrukturbereich (36), wobei der Überstrukturbereich aus
einer Vielzahl einander abwechselnder Schichten aus einer
extrinsischen Schicht (35) vom zweiten Leitfähigkeitstyp und
einer intrinsischen Schicht (37) besteht;
Umwandlung eines längs in der Mitte gelegenen Teils einer
Vielzahl oberer Schichten des Überstrukturbereichs (36) in
einen homogenen Bereich vom ersten Leitfähigkeitstyp zur
Bildung eines Emitterbereichs (39), wobei die verbleibenden
Schichten des Überstrukturbereichs einen Basisbereich (46)
bilden;
Umwandlung seitlicher Teile dieser Vielzahl oberer Schichten
auf beiden Seiten des Emitterbereichs (38) in einen
homogenen Bereich (48, 50) vom zweiten Leitfähigkeitstyp,
wodurch ein Paar von Kontakten zum Basisbereich (36)
gebildet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die in der Mitte gelegenen
Teile (38) und die seitlichen Teile (48, 50) der oberen
Schichten des Überstrukturbereichs durch starke Dotierung
des in der Mitte gelegenen Teils mit dem ersten
Leitfähigkeitstyp und durch starkes Dotieren der seitlichen
Teile mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp umgewandelt werden,
wobei der Dotierungsgrad der in der Mitte gelegenen Teile
und der seitlichen Teile größer als der Dotierungsgrad der
extrinsischen Schichten (35) der Überstruktur ist.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die in der Mitte
gelegenen Teile und die seitlichen Teile (38, 48, 50) durch
Ionen-Implantation stark dotiert werden.
14. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 11 bis 13,
welches ferner die Ausbildung von Zwischenschichten (42, 44)
im Emitterbereich durch mäßiges Dotieren des Emitterbereichs
mit dem ersten Leitfähigkeitstyp umfaßt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/171,603 US4972246A (en) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | Effective narrow band gap base transistor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE68909977D1 DE68909977D1 (de) | 1993-11-25 |
DE68909977T2 true DE68909977T2 (de) | 1994-05-05 |
Family
ID=22624412
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE89101370T Expired - Lifetime DE68909977T2 (de) | 1988-03-22 | 1989-01-27 | Bipolartransistor. |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4972246A (de) |
EP (1) | EP0333997B1 (de) |
JP (1) | JPH0626218B2 (de) |
DE (1) | DE68909977T2 (de) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4314951C2 (de) * | 1993-05-06 | 2001-07-12 | Daimler Chrysler Ag | Bipolar-Transistor mit hoher Stromverstärkung |
WO2015181648A1 (en) | 2014-05-27 | 2015-12-03 | The Silanna Group Pty Limited | An optoelectronic device |
US11322643B2 (en) | 2014-05-27 | 2022-05-03 | Silanna UV Technologies Pte Ltd | Optoelectronic device |
JP6636459B2 (ja) * | 2014-05-27 | 2020-01-29 | シランナ・ユー・ブイ・テクノロジーズ・プライベート・リミテッドSilanna Uv Technologies Pte Ltd | 半導体構造と超格子とを用いた高度電子デバイス |
WO2015181656A1 (en) | 2014-05-27 | 2015-12-03 | The Silanna Group Pty Limited | Electronic devices comprising n-type and p-type superlattices |
CN113871459B (zh) * | 2019-05-06 | 2023-09-12 | 林和 | 超晶格超大规模集成电路 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU7731575A (en) * | 1974-01-18 | 1976-07-15 | Nat Patent Dev Corp | Heterojunction devices |
US4137542A (en) * | 1977-04-20 | 1979-01-30 | International Business Machines Corporation | Semiconductor structure |
JPH0665216B2 (ja) * | 1981-12-28 | 1994-08-22 | 日本電気株式会社 | 半導体装置 |
JPH0665217B2 (ja) * | 1982-02-19 | 1994-08-22 | 日本電気株式会社 | トランジスタ |
JPS5967676A (ja) * | 1982-10-12 | 1984-04-17 | Nec Corp | 超格子負性抵抗素子 |
JPS5990978A (ja) * | 1982-11-16 | 1984-05-25 | Nec Corp | 超格子負性抵抗素子 |
US4785340A (en) * | 1985-03-29 | 1988-11-15 | Director-General Of The Agency Of Industrial Science And Technology | Semiconductor device having doping multilayer structure |
JPS61276261A (ja) * | 1985-05-30 | 1986-12-06 | Fujitsu Ltd | 高速バイポ−ラトランジスタの製造方法 |
JPS62279672A (ja) * | 1986-05-28 | 1987-12-04 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 半導体装置 |
-
1988
- 1988-03-22 US US07/171,603 patent/US4972246A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-12-20 JP JP63319675A patent/JPH0626218B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-01-27 EP EP89101370A patent/EP0333997B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1989-01-27 DE DE89101370T patent/DE68909977T2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0333997A3 (en) | 1990-02-14 |
US4972246A (en) | 1990-11-20 |
JPH029132A (ja) | 1990-01-12 |
EP0333997A2 (de) | 1989-09-27 |
DE68909977D1 (de) | 1993-11-25 |
EP0333997B1 (de) | 1993-10-20 |
JPH0626218B2 (ja) | 1994-04-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3786363T2 (de) | Halbleiteranordnungen mit hoher Beweglichkeit. | |
DE3851147T2 (de) | Heteroübergang-bipolartransistor. | |
DE3884292T2 (de) | Bipolarer Transistor mit Heteroübergang. | |
DE69730625T2 (de) | Feldeffekttransistor und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE10025264A1 (de) | Feldeffekt-Transistor auf der Basis von eingebetteten Clusterstrukturen und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE60131811T2 (de) | Heteroübergangsbipolartransistor | |
DE69127849T2 (de) | Bipolarer Transistor | |
DE3888085T2 (de) | Bipolartransistor mit Heteroübergang. | |
DE2801292A1 (de) | Halbleiterbauelement mit zweidimensionalem ladungstraegerfluss | |
DE2804568A1 (de) | Schnelles, transistoraehnliches halbleiterbauelement | |
DE3853026T2 (de) | Transistor mit heissen Elektronen. | |
DE3887716T2 (de) | Transistor. | |
DE3785196T2 (de) | Bipolartransistor mit heterouebergang. | |
DE69022864T2 (de) | Komplementäre Transistorstruktur und deren Herstellungsverfahren. | |
DE3783507T2 (de) | Zusammengesetztes halbleiterbauelement. | |
DE68909977T2 (de) | Bipolartransistor. | |
DE69124399T2 (de) | Halbleitervorrichtung | |
DE68911453T2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit Wellenleiterstruktur. | |
DE3878530T2 (de) | Anordnung, die eine sperrschichtstruktur mit resonantem tunneleffekt aufweist. | |
DE69935024T2 (de) | Halbleiterbauelement mit Bipolartransistor | |
DE3802065C2 (de) | ||
DE1263934B (de) | Halbleiterbauelement mit drei Zonen aus verschiedenen, in der kristallographischen [111]-Richtung aneinandergrenzenden Halbleitersubstanzen | |
DE3686047T2 (de) | Monolithische halbleiterstruktur bestehend aus einem laser und einem feldeffekttransistor und deren herstellungsverfahren. | |
DE3688516T2 (de) | Herstellungsverfahren für einem bipolaren Transistor mit Heteroübergang. | |
DE3751781T2 (de) | Festkörper-Elektronenstrahlerzeuger |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8330 | Complete renunciation |