JP2800299B2 - ヘテロ構造半導体装置 - Google Patents
ヘテロ構造半導体装置Info
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- JP2800299B2 JP2800299B2 JP1224944A JP22494489A JP2800299B2 JP 2800299 B2 JP2800299 B2 JP 2800299B2 JP 1224944 A JP1224944 A JP 1224944A JP 22494489 A JP22494489 A JP 22494489A JP 2800299 B2 JP2800299 B2 JP 2800299B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は,RBT（共鳴ヘテロバイポーラトランジスタ）
やRHET（共鳴ホットエレクトロントランジスタ）などヘ
テロ接合を用いた半導体装置の特性の改善に関する。
やRHET（共鳴ホットエレクトロントランジスタ）などヘ
テロ接合を用いた半導体装置の特性の改善に関する。
＜従来の技術＞ 第４図は従来のRBTの構成図を示すものである。図に
おいて１は半絶縁性InP基板である。２はコレクタで厚
さ3000Å程度のｎ−InGaAs層,3はベース層で厚さ1000〜
3000Å程度のp+−GaAs層,4は共鳴トンネル障壁で厚さ50
Å程度のｎ−InGaAs層を厚さ50Å程度のGaAs層で挟んで
形成されている。５はエミッタで厚さ300〜900Å程度の
ｎ−InGaAs層で形成されている。
おいて１は半絶縁性InP基板である。２はコレクタで厚
さ3000Å程度のｎ−InGaAs層,3はベース層で厚さ1000〜
3000Å程度のp+−GaAs層,4は共鳴トンネル障壁で厚さ50
Å程度のｎ−InGaAs層を厚さ50Å程度のGaAs層で挟んで
形成されている。５はエミッタで厚さ300〜900Å程度の
ｎ−InGaAs層で形成されている。
第５図は従来のRHETの構成とバンドキャップエネルギ
ーの模式図を示すもので,10は半絶縁性GaAs基板,20はｎ
−GaAsからなるコレクタ層,21はGaAlAsからなるコレク
タ障壁,22はｎ−GaAsからなるベース層,23は共鳴トンネ
ル障壁24を挟んで形成されたGaAsからなるアンドープ層
である。共鳴トンネル障壁24は50Å程度の厚さのGaAs層
を同じく50Å程度の厚さのGaAlAsで挟んで形成されてい
る。25はｎ−GaAs層からなるエミッタ,27a,27bは取出し
電極である。なお，コレクター・ベース間のコレクタバ
リア層は1500Å程度，ベース層の厚みは1000Å程度とさ
れ，各層は分子線結晶成長装置（MBE）を用いて積層さ
れる。
ーの模式図を示すもので,10は半絶縁性GaAs基板,20はｎ
−GaAsからなるコレクタ層,21はGaAlAsからなるコレク
タ障壁,22はｎ−GaAsからなるベース層,23は共鳴トンネ
ル障壁24を挟んで形成されたGaAsからなるアンドープ層
である。共鳴トンネル障壁24は50Å程度の厚さのGaAs層
を同じく50Å程度の厚さのGaAlAsで挟んで形成されてい
る。25はｎ−GaAs層からなるエミッタ,27a,27bは取出し
電極である。なお，コレクター・ベース間のコレクタバ
リア層は1500Å程度，ベース層の厚みは1000Å程度とさ
れ，各層は分子線結晶成長装置（MBE）を用いて積層さ
れる。
＜発明が解決しようとする課題＞ 上記従来例のうち第４図に示すRBTにおいては，共鳴
動作を行わせるには1V以上のVBEを印加する必要がある
が，このような大きなVBEを印加すると大きな入力を必
要とし，また，トランジスタに大きな耐圧が必要となる
という課題がある。また，ベース中のキャリアの移動は
基本的に拡散であるため高速動作には限界があるという
課題がある。
動作を行わせるには1V以上のVBEを印加する必要がある
が，このような大きなVBEを印加すると大きな入力を必
要とし，また，トランジスタに大きな耐圧が必要となる
という課題がある。また，ベース中のキャリアの移動は
基本的に拡散であるため高速動作には限界があるという
課題がある。
また，第５図に示すRHETにおいてはキャリアが薄い障
壁を通り抜ける事を利用したバリスティック伝導である
ため，高速動作という点では問題はないが，コレクタバ
リアによるエミッタ効率が悪化するという課題がある。
壁を通り抜ける事を利用したバリスティック伝導である
ため，高速動作という点では問題はないが，コレクタバ
リアによるエミッタ効率が悪化するという課題がある。
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもの
で,RBTにおいては高速動作が可能となり,RHETにおいて
はエミッタ注入効率を改善することを目的としている。
で,RBTにおいては高速動作が可能となり,RHETにおいて
はエミッタ注入効率を改善することを目的としている。
＜課題を解決するための手段＞ 上記従来技術の課題を解決する為の本発明の構成は、
化合物半導体からなり、エミッタとベースの間に共鳴ト
ンネル障壁を有するトランジスタにおいて，ベース層を
エミッタ層，コレクタ層の材質よりもバンドギャップエ
ネルギーの小さな材質で形成し，かつ,P型層として用い
たことを特徴とするものである。
化合物半導体からなり、エミッタとベースの間に共鳴ト
ンネル障壁を有するトランジスタにおいて，ベース層を
エミッタ層，コレクタ層の材質よりもバンドギャップエ
ネルギーの小さな材質で形成し，かつ,P型層として用い
たことを特徴とするものである。
＜実施例＞ 以下，図面に従い本発明を説明する。第１図は本発明
のRBTの一実施例の構成を示すもので，従来と異なる所
はベース層をp+InAsとし，その厚さを数100Åとした点
であり，その他は従来と同様に構成されている。上記構
成においてInGaAsのバンドギャップエネルギーはおよそ
1.428eV,InAsのバンドギャップエネルギーはおよそ0.35
4eVであり，ベース層がコレクタ層，エミッタ層と比較
して小さなバンドギャップエネルギーとなっている。第
２図（イ）は第１図に示すRBTの無バイアス時のバンド
構成，（ロ）はバイアス印加時のバンド構成を示してい
る。
のRBTの一実施例の構成を示すもので，従来と異なる所
はベース層をp+InAsとし，その厚さを数100Åとした点
であり，その他は従来と同様に構成されている。上記構
成においてInGaAsのバンドギャップエネルギーはおよそ
1.428eV,InAsのバンドギャップエネルギーはおよそ0.35
4eVであり，ベース層がコレクタ層，エミッタ層と比較
して小さなバンドギャップエネルギーとなっている。第
２図（イ）は第１図に示すRBTの無バイアス時のバンド
構成，（ロ）はバイアス印加時のバンド構成を示してい
る。
上記構成のRBTによれば無バイアス時は共鳴バリア部
が障壁となりエミッタからベースへの電子の流入は起こ
らない。そして，ベースに正電位を印加して共鳴バリア
部が共鳴状態になるとコレクタ電流が流れ始める。この
場合、ベースの半導体の材質としてバンドギャップの小
さいｐ型のInAsを用いている。その為コレクタ側，エミ
ッタ側へのホールの蓄積が起きにくくなり高速動作が可
能となる。また，ベースー・コレクタ間にコレクタ障壁
がないためRHETに比較してコレクタに到達出来る電子が
減少せずエミッタ注入効率を悪化させる事がない。
が障壁となりエミッタからベースへの電子の流入は起こ
らない。そして，ベースに正電位を印加して共鳴バリア
部が共鳴状態になるとコレクタ電流が流れ始める。この
場合、ベースの半導体の材質としてバンドギャップの小
さいｐ型のInAsを用いている。その為コレクタ側，エミ
ッタ側へのホールの蓄積が起きにくくなり高速動作が可
能となる。また，ベースー・コレクタ間にコレクタ障壁
がないためRHETに比較してコレクタに到達出来る電子が
減少せずエミッタ注入効率を悪化させる事がない。
第３図は本発明をRHETに適用した状態の構成とバンド
ギャップエネルギーの模式図を示すもので，この場合，
従来と異なる点はベース層として数百Åの厚さのバンド
ギャップエネルギーのｐ型のInGaAsを用いている事であ
る。このようにベース層をｐ型とする事によりベース・
エミッタ間，ベース・コレクタ間に電子の蓄積効果が起
きにくくなり高速動作が可能となる。
ギャップエネルギーの模式図を示すもので，この場合，
従来と異なる点はベース層として数百Åの厚さのバンド
ギャップエネルギーのｐ型のInGaAsを用いている事であ
る。このようにベース層をｐ型とする事によりベース・
エミッタ間，ベース・コレクタ間に電子の蓄積効果が起
きにくくなり高速動作が可能となる。
なお，本実施例においてはRBT,RHETを用いて説明した
が共鳴動作のないHBTやHETの場合においても適用可能で
ある。また，本実施例においてはRBTの材質をInGaAs系
とし,RHETの材質をGaAlAs系として説明したがInAlAs系
（RBT）やInGaAs（RHET）であってもよく，要はベース
層の厚さを数百Åとし，かつ，コレクタ層，エミッタ層
の材質よりもバンドギャップエネルギーの小さな材質の
ｐ層であれば良い。
が共鳴動作のないHBTやHETの場合においても適用可能で
ある。また，本実施例においてはRBTの材質をInGaAs系
とし,RHETの材質をGaAlAs系として説明したがInAlAs系
（RBT）やInGaAs（RHET）であってもよく，要はベース
層の厚さを数百Åとし，かつ，コレクタ層，エミッタ層
の材質よりもバンドギャップエネルギーの小さな材質の
ｐ層であれば良い。
＜発明の効果＞ 以上実施例とともに具体的に説明した様に本発明によ
れば，ベース層をエミッタ層，コレクタ層の材質よりも
バンドギャップエネルギーの小さな材質で形成し，か
つ,p型層として用いたので,RBTにおいてはコレクタ側，
エミッタ側へのホールの蓄積が起きにくくなり高速動作
が可能となる。また、ベース・コレクタ間にコレクタ障
壁がないためRHETに比較してコレクタに到達出来る電子
が減少せずエミッタ注入効率を悪化させる事がない。ま
たRHETにおいてはベース・エミッタ間，ベース・コレク
タ間に電子の蓄積効果が起きにくくなり高速動作が可能
となる。
れば，ベース層をエミッタ層，コレクタ層の材質よりも
バンドギャップエネルギーの小さな材質で形成し，か
つ,p型層として用いたので,RBTにおいてはコレクタ側，
エミッタ側へのホールの蓄積が起きにくくなり高速動作
が可能となる。また、ベース・コレクタ間にコレクタ障
壁がないためRHETに比較してコレクタに到達出来る電子
が減少せずエミッタ注入効率を悪化させる事がない。ま
たRHETにおいてはベース・エミッタ間，ベース・コレク
タ間に電子の蓄積効果が起きにくくなり高速動作が可能
となる。
第１図は本発明をRBTに適用した場合の構成図，第２図
は第１図に示すRBTのエネルギーバンド構成図，第３図
は本発明をRHETに適用した場合の構成図，第４図は従来
のRBTの構成図，第５図は従来のRHETの構成図である。 １……半絶縁性InP基板,2……コレクタ層,3……ベース
層,4……共鳴トンネル障壁,7……エミッタ層。
は第１図に示すRBTのエネルギーバンド構成図，第３図
は本発明をRHETに適用した場合の構成図，第４図は従来
のRBTの構成図，第５図は従来のRHETの構成図である。 １……半絶縁性InP基板,2……コレクタ層,3……ベース
層,4……共鳴トンネル障壁,7……エミッタ層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡 貞治 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横 河電機株式会社内 (72)発明者 鎌田 浩実 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横 河電機株式会社内 (72)発明者 内田 暁 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横 河電機株式会社内 (72)発明者 三浦 明 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横 河電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−190980（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 29/68 - 29/739
Claims (1)
- 【請求項１】化合物半導体からなり、エミッタとベース
の間に共鳴トンネル障壁を有するトランジスタにおい
て、ベース層をエミッタ層、コレクタ層の材質よりもバ
ンドギャップエネルギーの小さな材質で形成し、かつ、
Ｐ型層として用いたことを特徴とするヘテロ構造半導体
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1224944A JP2800299B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | ヘテロ構造半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1224944A JP2800299B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | ヘテロ構造半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0388369A JPH0388369A (ja) | 1991-04-12 |
| JP2800299B2 true JP2800299B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=16821641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1224944A Expired - Fee Related JP2800299B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | ヘテロ構造半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2800299B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6482711B1 (en) | 1999-10-28 | 2002-11-19 | Hrl Laboratories, Llc | InPSb/InAs BJT device and method of making |
| GB0012925D0 (en) * | 2000-05-30 | 2000-07-19 | Secr Defence | Bipolar transistor |
| GB0326993D0 (en) | 2003-11-20 | 2003-12-24 | Qinetiq Ltd | Strained semiconductor devices |
| JP4462193B2 (ja) | 2006-01-13 | 2010-05-12 | ソニー株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の検査方法、並びに半導体装置の検査装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61190980A (ja) * | 1985-02-19 | 1986-08-25 | Canon Inc | 半導体装置 |
-
1989
- 1989-08-31 JP JP1224944A patent/JP2800299B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0388369A (ja) | 1991-04-12 |
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Legal Events
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