JP3157098B2 - 共鳴トンネルリングホットエレクトロントランジスター - Google Patents
共鳴トンネルリングホットエレクトロントランジスターInfo
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- 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable 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
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は共鳴トンネルリング
ホットエレクトロントランジスター(Resonant-Tunnelli
ng Hot Electron Transistor:RHET）に関することとし
て、特に電圧印加時、量子井戸層のエネルギーバンドの
傾斜を緩慢に量子井戸内の束縛エネルギーレベルＥQWの
位置及びエネルギーの幅の変化を小さくできる共鳴トン
ネルリングホットエレクトロントランジスターに関する
ことである。
ホットエレクトロントランジスター(Resonant-Tunnelli
ng Hot Electron Transistor:RHET）に関することとし
て、特に電圧印加時、量子井戸層のエネルギーバンドの
傾斜を緩慢に量子井戸内の束縛エネルギーレベルＥQWの
位置及びエネルギーの幅の変化を小さくできる共鳴トン
ネルリングホットエレクトロントランジスターに関する
ことである。
【０００２】最近分子のビーム エピタキシ（ＭＢ
Ｅ）、金属有機化合物蒸着法（ＭＯＣＶＤ）等の結晶成
長技術が発展することにより異質接合構造を用いる半導
体装置等の開発が活性化されてきた。
Ｅ）、金属有機化合物蒸着法（ＭＯＣＶＤ）等の結晶成
長技術が発展することにより異質接合構造を用いる半導
体装置等の開発が活性化されてきた。
【０００３】上記半導体装置等の中、特にホットエレク
トロン等がキャリアで用いられ、ベース領域を通過する
時間が非常に短く、速い転移時間（transition time)を
持つホットエレクトロントランジスターに対して非常に
大きな関心が集まっている。
トロン等がキャリアで用いられ、ベース領域を通過する
時間が非常に短く、速い転移時間（transition time)を
持つホットエレクトロントランジスターに対して非常に
大きな関心が集まっている。
【０００４】共鳴トンネルリングホットエレクトロント
ランジスターは、ホットエレクトロントランジスターに
異種接合量子井戸（hetero junction quantum well）を
付加したものであり、この量子井戸の束縛状態（confin
ed state）を通過する電子が共鳴トンネルリングされ
る。
ランジスターは、ホットエレクトロントランジスターに
異種接合量子井戸（hetero junction quantum well）を
付加したものであり、この量子井戸の束縛状態（confin
ed state）を通過する電子が共鳴トンネルリングされ
る。
【０００５】そのため、上記共鳴トンネルリングホット
エレクトロントランジスターは、とても高い周波数で動
作され、電流−電圧の曲線が負性抵抗（ＮＤＲ：Negati
ve Differential Resistance)特性をあらわして、スイ
ッチング素子及び高機能論理素子で利用可能である。
エレクトロントランジスターは、とても高い周波数で動
作され、電流−電圧の曲線が負性抵抗（ＮＤＲ：Negati
ve Differential Resistance)特性をあらわして、スイ
ッチング素子及び高機能論理素子で利用可能である。
【０００６】従来の共鳴トンネルリングホットエレクト
ロントランジスターは、ヨーロッパ特許出願第８５３０
８３７１．５号に“高速の半導体装置”という名称で出
願されている。
ロントランジスターは、ヨーロッパ特許出願第８５３０
８３７１．５号に“高速の半導体装置”という名称で出
願されている。
【０００７】上記共鳴トンネルリングホットエレクトロ
ントランジスターは、エミッタ層とベース層の間のエミ
ッタ電位障壁層が量子井戸層で形成され、ホットエレク
トロン注入器として用いられる。
ントランジスターは、エミッタ層とベース層の間のエミ
ッタ電位障壁層が量子井戸層で形成され、ホットエレク
トロン注入器として用いられる。
【０００８】上記共鳴トンネルリングホットエレクトロ
ントランジスターは、ベース層に電圧を印加すると、共
鳴トンネルリングにより電子がエミッタ層からベース層
に注入され、コレクター層へ伝送されることにより、コ
レクター電流が流れる。
ントランジスターは、ベース層に電圧を印加すると、共
鳴トンネルリングにより電子がエミッタ層からベース層
に注入され、コレクター層へ伝送されることにより、コ
レクター電流が流れる。
【０００９】上記で共鳴トンネルリングホットエレクト
ロントランジスターは、共鳴トンネルリング効果により
ＮＤＲ特性を持つので、コレクター電流は、ベース層に
所定電圧が印加される時までは増加し、所定電圧以上に
増加されると減少される。
ロントランジスターは、共鳴トンネルリング効果により
ＮＤＲ特性を持つので、コレクター電流は、ベース層に
所定電圧が印加される時までは増加し、所定電圧以上に
増加されると減少される。
【００１０】そのため、上記共鳴トンネルリングホット
エレクトロントランジスターは、スイッチング素子及び
高機能論理素子で利用可能である。
エレクトロントランジスターは、スイッチング素子及び
高機能論理素子で利用可能である。
【００１１】しかし、従来の共鳴トンネルリングホット
エレクトロントランジスターは、エミッタとベース層の
間の量子井戸層の束縛状態により電流−電圧特性曲線に
おけるＮＤＲ領域が固定されるという問題点があった。
エレクトロントランジスターは、エミッタとベース層の
間の量子井戸層の束縛状態により電流−電圧特性曲線に
おけるＮＤＲ領域が固定されるという問題点があった。
【００１２】また、比較的薄い量子井戸層にかかる電位
の差が大きいため、エネルギーバンドが急激に傾むくこ
とになり、これにより電子が共鳴トンネルリングされる
量子束縛エネルギーの位置の変化とエネルギーの幅の増
大とが生じ、ＮＤＲ領域が鋭くあらわれないという問題
点があった。
の差が大きいため、エネルギーバンドが急激に傾むくこ
とになり、これにより電子が共鳴トンネルリングされる
量子束縛エネルギーの位置の変化とエネルギーの幅の増
大とが生じ、ＮＤＲ領域が鋭くあらわれないという問題
点があった。
【００１３】したがって、本発明の目的は、量子井戸層
を緩衝層の間に介在させて印加電圧により変わる量子井
戸層のエネルギーバンドの傾斜を緩慢にすることにし、
量子井戸内の束縛エネルギーレベルＥQWの位置の変化と
エネルギーの幅の変化を小さくできる共鳴トンネルリン
グホットエレクトロントランジスターを提供することに
ある。
を緩衝層の間に介在させて印加電圧により変わる量子井
戸層のエネルギーバンドの傾斜を緩慢にすることにし、
量子井戸内の束縛エネルギーレベルＥQWの位置の変化と
エネルギーの幅の変化を小さくできる共鳴トンネルリン
グホットエレクトロントランジスターを提供することに
ある。
【００１４】本発明の他の目的は、電流−電圧特性曲線
のＮＤＲ領域が固定されないで印加される電圧により調
整され、電流−電圧特性曲線が鋭いＮＤＲを有する共鳴
トンネルリングホットエレクトロントランジスターを提
供することにある。
のＮＤＲ領域が固定されないで印加される電圧により調
整され、電流−電圧特性曲線が鋭いＮＤＲを有する共鳴
トンネルリングホットエレクトロントランジスターを提
供することにある。
【００１５】上記目的を達成するための本発明による共
鳴トンネルリングホットエレクトロントランジスター
は、化合物半導体基板と、上記半導体基板の上部に形成
された導電型のコレクター層と、上記コレクター層の上
部の所定部分に形成された不純物がドーピングされない
第１緩衝層と、上記第１緩衝層の上部に量子井戸構造で
形成されたコレクター電位障壁層と、上記コレクター電
位障壁層の上部に形成された不純物がドーピングされな
い第２緩衝層と、上記第２緩衝層の上部に形成されたコ
レクター層と同一な導電型のベース層と、上記ベース層
の上部の所定部分に形成された不純物がドーピングされ
ないエミッタ障壁層と、上記エミッタ障壁層の上部に形
成された上記ベース層と同一な導電型のエミッタ層を含
む。
鳴トンネルリングホットエレクトロントランジスター
は、化合物半導体基板と、上記半導体基板の上部に形成
された導電型のコレクター層と、上記コレクター層の上
部の所定部分に形成された不純物がドーピングされない
第１緩衝層と、上記第１緩衝層の上部に量子井戸構造で
形成されたコレクター電位障壁層と、上記コレクター電
位障壁層の上部に形成された不純物がドーピングされな
い第２緩衝層と、上記第２緩衝層の上部に形成されたコ
レクター層と同一な導電型のベース層と、上記ベース層
の上部の所定部分に形成された不純物がドーピングされ
ないエミッタ障壁層と、上記エミッタ障壁層の上部に形
成された上記ベース層と同一な導電型のエミッタ層を含
む。
【００１６】以下、添付した図面を参照して本発明を詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１７】図１は、本発明による共鳴トンネルリング
ホットエレクトロントランジスターの断面図である。
ホットエレクトロントランジスターの断面図である。
【００１８】上記共鳴トンネルリングホットエレクトロ
ントランジスターは、反絶縁性ＧａＡｓ基板１１の上に
Ｎ型ＧａＡｓコレクター層１３、不純物がドーピングさ
れないＧａＡｓ第１緩衝層１５、コレクター電位障壁層
１７、不純物がドーピングされないＧａＡｓ第２緩衝層
１９、Ｎ型ＧａＡｓベース層２１、不純物がドーピング
されないＧａＡｓスペーサ層２３、不純物がドーピング
されないＡｌＧａＡｓエミッタ障壁層２５及びＮ型Ｇａ
Ａｓエミッタ層２７が順次的に結晶成長されて形成さ
れ、このエミッタ層２７、ベース層２１及びコレクター
層１３の上部に形成されたエミッタ電極３３、ベース電
極３１及びコレクター電極２９が形成される。
ントランジスターは、反絶縁性ＧａＡｓ基板１１の上に
Ｎ型ＧａＡｓコレクター層１３、不純物がドーピングさ
れないＧａＡｓ第１緩衝層１５、コレクター電位障壁層
１７、不純物がドーピングされないＧａＡｓ第２緩衝層
１９、Ｎ型ＧａＡｓベース層２１、不純物がドーピング
されないＧａＡｓスペーサ層２３、不純物がドーピング
されないＡｌＧａＡｓエミッタ障壁層２５及びＮ型Ｇａ
Ａｓエミッタ層２７が順次的に結晶成長されて形成さ
れ、このエミッタ層２７、ベース層２１及びコレクター
層１３の上部に形成されたエミッタ電極３３、ベース電
極３１及びコレクター電極２９が形成される。
【００１９】上記コレクター層１３は、Ｎ型の不純物が
１×１０18〜５×１０18／ｃｍ3 の濃度でドーピングさ
れ、１〜１．５μｍ程度の厚さで形成される。
１×１０18〜５×１０18／ｃｍ3 の濃度でドーピングさ
れ、１〜１．５μｍ程度の厚さで形成される。
【００２０】コレクター電位障壁層１７は、共鳴トンネ
ルリングを引き起こすこととして量子井戸構造(Quantur
n Well Structure）、例えば、障壁層３５／井戸層３７
／障壁層３５がサンドイッチされた構造を１周期として
１〜３周期で形成される。
ルリングを引き起こすこととして量子井戸構造(Quantur
n Well Structure）、例えば、障壁層３５／井戸層３７
／障壁層３５がサンドイッチされた構造を１周期として
１〜３周期で形成される。
【００２１】上記障壁層３５は、不純物がドーピングさ
れないＡｌＧａＡｓにより２０〜１００オングストロー
ム程度の厚さで、井戸層３７は、不純物がドーピングさ
れないＧａＡｓにより２０〜１００オングストローム程
度の厚さで各々形成される。
れないＡｌＧａＡｓにより２０〜１００オングストロー
ム程度の厚さで、井戸層３７は、不純物がドーピングさ
れないＧａＡｓにより２０〜１００オングストローム程
度の厚さで各々形成される。
【００２２】第１及び第２緩衝層１５，１９は、上記コ
レクター電位障壁層１７を間に挟んで、不純物がドーピ
ングされないで各々５００〜２０００オングストローム
程度の厚さで形成される。
レクター電位障壁層１７を間に挟んで、不純物がドーピ
ングされないで各々５００〜２０００オングストローム
程度の厚さで形成される。
【００２３】上記第１及び第２緩衝層１５，１９には、
所定のベース−エミッタ電圧ＶBE、あるいはコレクター
−エミッタ電圧ＶCEが印加されて上記コレクター電位障
壁層１７のエネルギーバンドが傾斜する時に、急激に傾
むくことを防ぐ。
所定のベース−エミッタ電圧ＶBE、あるいはコレクター
−エミッタ電圧ＶCEが印加されて上記コレクター電位障
壁層１７のエネルギーバンドが傾斜する時に、急激に傾
むくことを防ぐ。
【００２４】即ち、上記印加される所定電圧は、エネル
ギーバンドの幅が狭いコレクター電位障壁層１７ばかり
ではなく、上記第１及び第２緩衝層１５，１９にも印加
されて厚い層のエネルギーバンドを変わらせるため、上
記コレクター電位障壁層１７のエネルギーバンドの傾斜
が急激にならず緩慢になる。
ギーバンドの幅が狭いコレクター電位障壁層１７ばかり
ではなく、上記第１及び第２緩衝層１５，１９にも印加
されて厚い層のエネルギーバンドを変わらせるため、上
記コレクター電位障壁層１７のエネルギーバンドの傾斜
が急激にならず緩慢になる。
【００２５】ベース層２１は、第２緩衝層１９の上部に
Ｎ型の不純物が１×１０18〜５×１０18／ｃｍ3の濃度
でドーピングされ、２００〜１０００オングストローム
程度の厚さで形成される。
Ｎ型の不純物が１×１０18〜５×１０18／ｃｍ3の濃度
でドーピングされ、２００〜１０００オングストローム
程度の厚さで形成される。
【００２６】スペーサ層２３とエミッタ障壁層２５は、
各々不純物がドーピングされないで３０〜１００オング
ストローム程度の厚さで形成される。
各々不純物がドーピングされないで３０〜１００オング
ストローム程度の厚さで形成される。
【００２７】上記スペーサ層２３は、ベース層２１の不
純物がエミッタ層２７に拡散されることを防ぐ。
純物がエミッタ層２７に拡散されることを防ぐ。
【００２８】エミッタ層２７は、上記エミッタ障壁層２
５の上部に配置され、Ｎ型の不純物が１×１０18〜５×
１０18／ｃｍ3の濃度でドーピングされて２０００〜１
００００オングストローム程度の厚さで形成される。エ
ミッタ障壁層２５は、５０〜１５０オングストローム程
度の厚さを有するＡｌＧａＡｓで形成される。
５の上部に配置され、Ｎ型の不純物が１×１０18〜５×
１０18／ｃｍ3の濃度でドーピングされて２０００〜１
００００オングストローム程度の厚さで形成される。エ
ミッタ障壁層２５は、５０〜１５０オングストローム程
度の厚さを有するＡｌＧａＡｓで形成される。
【００２９】そして、上記エミッタ層２７、ベース層２
１、コレクター層１３の上部に、それぞれ、エミッタ電
極３３、ベース電極３１、コレクター電極２９が形成さ
れる。
１、コレクター層１３の上部に、それぞれ、エミッタ電
極３３、ベース電極３１、コレクター電極２９が形成さ
れる。
【００３０】図２（ａ）乃至（ｄ）は、本発明による共
鳴トンネルリングホットエレクトロントランジスターの
エネルギーバンドダイヤグラムである。
鳴トンネルリングホットエレクトロントランジスターの
エネルギーバンドダイヤグラムである。
【００３１】上記共鳴トンネルリングホットエレクトロ
ントランジスターのエネルギーバンドダイヤグラムで図
２（ａ）は熱平衡状態であり、図２（ｂ）は大きなベー
ス−エミッタ電圧ＶBEと比較的小さいコレクター−エミ
ッタ電圧ＶCEが印加された状態であり、図２（ｃ）は比
較的小さいベース−エミッタ電圧ＶBEとこのベース−エ
ミッタ電圧ＶBEより若干大きなコレクター−エミッタ電
圧ＶCEが印加された状態であり、図２（ｄ）は比較的小
さいベース−エミッタ電圧ＶBEと、非常に大きなコレク
ター−エミッタ電圧ＶCEが印加された状態である。
ントランジスターのエネルギーバンドダイヤグラムで図
２（ａ）は熱平衡状態であり、図２（ｂ）は大きなベー
ス−エミッタ電圧ＶBEと比較的小さいコレクター−エミ
ッタ電圧ＶCEが印加された状態であり、図２（ｃ）は比
較的小さいベース−エミッタ電圧ＶBEとこのベース−エ
ミッタ電圧ＶBEより若干大きなコレクター−エミッタ電
圧ＶCEが印加された状態であり、図２（ｄ）は比較的小
さいベース−エミッタ電圧ＶBEと、非常に大きなコレク
ター−エミッタ電圧ＶCEが印加された状態である。
【００３２】上記図２（ａ）のように、ベース−エミッ
タ電圧ＶBEとコレクター−エミッタ電圧ＶCEが印加され
ない熱平衡状態で、エミッタ層２７、ベース層２１及び
コレクター層１３のフェルミ状態ＥFは一致している。
タ電圧ＶBEとコレクター−エミッタ電圧ＶCEが印加され
ない熱平衡状態で、エミッタ層２７、ベース層２１及び
コレクター層１３のフェルミ状態ＥFは一致している。
【００３３】図２（ｂ）は、大きなベース−エミッタ電
圧ＶBEと比較的小さいコレクター−エミッタ電圧ＶCEが
印加された状態で、ベース層２１のフェルミレベルＥFB
がエミッタ領域のフェルミ状態ＥFEに比べて低くなり、
コレクター１３のフェルミレベルＥFCも印加される電圧
に応じて低くなる。
圧ＶBEと比較的小さいコレクター−エミッタ電圧ＶCEが
印加された状態で、ベース層２１のフェルミレベルＥFB
がエミッタ領域のフェルミ状態ＥFEに比べて低くなり、
コレクター１３のフェルミレベルＥFCも印加される電圧
に応じて低くなる。
【００３４】これにより、上記コレクター電位障壁層１
７と第１及び第２緩衝層１５，１９のエネルギーバンド
は、ベース層２１の方に緩慢に傾き、エミッタ層２７か
らベース層２１に注入された電子が、コレクター電位障
壁層１７を共鳴トンネルリングしてコレクター層１３に
伝送され、コレクター電流ＩCが流れるようになる。
７と第１及び第２緩衝層１５，１９のエネルギーバンド
は、ベース層２１の方に緩慢に傾き、エミッタ層２７か
らベース層２１に注入された電子が、コレクター電位障
壁層１７を共鳴トンネルリングしてコレクター層１３に
伝送され、コレクター電流ＩCが流れるようになる。
【００３５】上記で、電子の共鳴トンネルリングはフェ
ルミレベルＥFの近くで遂行されるので、この電子がコ
レクター電位障壁層１７の量子井戸束縛エネルギーレベ
ルＥQWを通過して共鳴トンネルリングする。これにより
コレクター電流ＩCはＮＤＲ特性を有する。
ルミレベルＥFの近くで遂行されるので、この電子がコ
レクター電位障壁層１７の量子井戸束縛エネルギーレベ
ルＥQWを通過して共鳴トンネルリングする。これにより
コレクター電流ＩCはＮＤＲ特性を有する。
【００３６】図２（ｃ）は、比較的小さいベース−エミ
ッタ電圧ＶBEとこのベース−エミッタ電圧ＶBEより若干
大きなコレクター−エミッタ電圧ＶCEが印加された状態
で、ベース層２１のフェルミレベルＥFBがエミッタ領域
のフェルミレベルＥFEに比べて低くなり、コレクター層
１３のフェルミレベルＥFCも印加される電圧に応じて低
くなる。
ッタ電圧ＶBEとこのベース−エミッタ電圧ＶBEより若干
大きなコレクター−エミッタ電圧ＶCEが印加された状態
で、ベース層２１のフェルミレベルＥFBがエミッタ領域
のフェルミレベルＥFEに比べて低くなり、コレクター層
１３のフェルミレベルＥFCも印加される電圧に応じて低
くなる。
【００３７】これにより、上記コレクター電位障壁層１
７と第１及び第２緩衝層１５，１９のエネルギーバンド
はコレクター層１３の方に非常に緩慢に傾き、エミッタ
層２７からベース層２１に注入された電子が、コレクタ
ー電位障壁層１７の量子井戸束縛エネルギーレベルＥQW
を通って共鳴トンネルリングするので、コレクター層１
３へ伝送され、コレクター電流ＩCが流れるようにな
る。
７と第１及び第２緩衝層１５，１９のエネルギーバンド
はコレクター層１３の方に非常に緩慢に傾き、エミッタ
層２７からベース層２１に注入された電子が、コレクタ
ー電位障壁層１７の量子井戸束縛エネルギーレベルＥQW
を通って共鳴トンネルリングするので、コレクター層１
３へ伝送され、コレクター電流ＩCが流れるようにな
る。
【００３８】この時にも、上記コレクタ電流ＩCはＮＤ
Ｒ特性を持つことになる。
Ｒ特性を持つことになる。
【００３９】図２（ｄ）は、比較的小さいベース−エミ
ッタ電圧ＶBEと非常に大きなコレクター−エミッタ電圧
ＶCEが印加された状態で、ベース層２１のフェルミレベ
ルＥFBがエミッタ層２７のフェルミレベルＥFEに比べて
低くなり、コレクター層１３のフェルミレベルＥFCも印
加される電圧に応じて非常に低くなる。
ッタ電圧ＶBEと非常に大きなコレクター−エミッタ電圧
ＶCEが印加された状態で、ベース層２１のフェルミレベ
ルＥFBがエミッタ層２７のフェルミレベルＥFEに比べて
低くなり、コレクター層１３のフェルミレベルＥFCも印
加される電圧に応じて非常に低くなる。
【００４０】これにより、上記コレクター電位障壁層１
７と第１及び第２緩衝層１５，１９のエネルギーバンド
は、コレクター層１３の方に非常に急激に傾き、エミッ
タ層２７のフェルミレベルＥFEが、コレクター電位障壁
層１７の量子井戸束縛エネルギーレベルＥQWより高くな
る。
７と第１及び第２緩衝層１５，１９のエネルギーバンド
は、コレクター層１３の方に非常に急激に傾き、エミッ
タ層２７のフェルミレベルＥFEが、コレクター電位障壁
層１７の量子井戸束縛エネルギーレベルＥQWより高くな
る。
【００４１】したがって、エミッタ層２７からベース層
２１に注入された電子がコレクター電位障壁層１７を通
ってコレクター層１３へ伝送されて流れるようになるコ
レクター電流ＩCは、コレクター電位障壁層１７の量子
井戸束縛エネルギーレベルＥQWより高い地点を通過する
ことになり、共鳴トンネルリングされない。
２１に注入された電子がコレクター電位障壁層１７を通
ってコレクター層１３へ伝送されて流れるようになるコ
レクター電流ＩCは、コレクター電位障壁層１７の量子
井戸束縛エネルギーレベルＥQWより高い地点を通過する
ことになり、共鳴トンネルリングされない。
【００４２】これにより、コレクター電流ＩCは、ＮＤ
Ｒ特性を有しないし、上記共鳴トンネルリングホットエ
レクトロントランジスターは、通常のトランジスターの
ように動作される。
Ｒ特性を有しないし、上記共鳴トンネルリングホットエ
レクトロントランジスターは、通常のトランジスターの
ように動作される。
【００４３】上述したように、量子井戸束縛エネルギー
レベルＥQWを通過する共鳴トンネルリングコレクター電
流ＩCは、ベース−エミッタ電圧ＶBEとコレクター−エ
ミッタ電圧ＶCEの組合せにより制御することができる。
レベルＥQWを通過する共鳴トンネルリングコレクター電
流ＩCは、ベース−エミッタ電圧ＶBEとコレクター−エ
ミッタ電圧ＶCEの組合せにより制御することができる。
【００４４】したがって、電流−電圧特性曲線のＮＤＲ
領域は固定されず、印加されるベース−エミッタ電圧Ｖ
BEとコレクター−エミッタ電圧ＶCEの組合せにより調整
することができる。
領域は固定されず、印加されるベース−エミッタ電圧Ｖ
BEとコレクター−エミッタ電圧ＶCEの組合せにより調整
することができる。
【００４５】即ち、ベース−エミッタ電圧ＶBE及びコレ
クター−エミッタ電圧ＶCEによる共鳴トンネルリングコ
レクター電流ＩCのピーク（ｐｅａｋ）位置ＶPBEとＶP
CEとには、次のような関係式
クター−エミッタ電圧ＶCEによる共鳴トンネルリングコ
レクター電流ＩCのピーク（ｐｅａｋ）位置ＶPBEとＶP
CEとには、次のような関係式
【００４６】
【数１】
【００４７】が成立する。
【００４８】上記で、ＶP BEは、ベース−エミッタ電圧
ＶBEによる共鳴トンネルリングコレクター電流ＩCのピ
ーク（ｐｅａｋ）位置であり、ＶP CEは、ベース−エミ
ッタ電圧ＶBEとコレクター−エミッタ電圧ＶCEによる共
鳴トンネルリングコレクター電流ＩCのピーク（ｐｅａ
ｋ）位置である。
ＶBEによる共鳴トンネルリングコレクター電流ＩCのピ
ーク（ｐｅａｋ）位置であり、ＶP CEは、ベース−エミ
ッタ電圧ＶBEとコレクター−エミッタ電圧ＶCEによる共
鳴トンネルリングコレクター電流ＩCのピーク（ｐｅａ
ｋ）位置である。
【００４９】そして、ＬQWはコレクター層１３とコレク
ター電位障壁層１７の間の距離であり、ＬOはコレクタ
ー層１３とベース層２１の間の距離である。
ター電位障壁層１７の間の距離であり、ＬOはコレクタ
ー層１３とベース層２１の間の距離である。
【００５０】上記式を整えれば
【００５１】
【数２】
【００５２】になる。
【００５３】図３は、本発明による共鳴トンネルリング
ホットエレクトロントランジスターのベース−エミッタ
電圧ＶBEと共鳴トンネルリングコレクター電流ＩCの関
係を図示するグラフである。
ホットエレクトロントランジスターのベース−エミッタ
電圧ＶBEと共鳴トンネルリングコレクター電流ＩCの関
係を図示するグラフである。
【００５４】上記図３のグラフで横軸はベース−エミッ
タ電圧ＶBEを、縦軸はコレクター電流ＩC を示す。
タ電圧ＶBEを、縦軸はコレクター電流ＩC を示す。
【００５５】上記図３のグラフでＣ１乃至Ｃ３各々は図
２（ｂ）乃至（ｄ）のエネルギーバンドダイヤグラムの
コレクター電流ＩCである。Ｃ１及びＣ２は、図３から
わかるようにＮＤＲ特性を有し、Ｃ３は、トランジスタ
ー特性を有することがわかる。
２（ｂ）乃至（ｄ）のエネルギーバンドダイヤグラムの
コレクター電流ＩCである。Ｃ１及びＣ２は、図３から
わかるようにＮＤＲ特性を有し、Ｃ３は、トランジスタ
ー特性を有することがわかる。
【００５６】また、上記一定ベース−エミッタ電圧ＶBE
でコレクター−エミッタ電圧ＶCEの調節により、ほぼ一
定な形態の鋭いＮＤＲ特性を持つ電流−電圧特性曲線を
曲線形状を変化させることなく移動させることができ
る。
でコレクター−エミッタ電圧ＶCEの調節により、ほぼ一
定な形態の鋭いＮＤＲ特性を持つ電流−電圧特性曲線を
曲線形状を変化させることなく移動させることができ
る。
【００５７】上述したように本発明による共鳴トンネル
リングホットエレクトロントランジスターは量子井戸構
造で形成されたコレクター電位障壁層を間に挟んで、不
純物がドーピングされない第１及び第２緩衝層が形成さ
れるため、ベース−エミッタ電圧ＶBE、または、コレク
ター−エミッタ電圧ＶCEが印加される時、層の厚さが薄
くエネルギーバンドの幅が狭いコレクター電位障壁層ば
かりではなく、層の厚さが厚い第１及び第２緩衝層のエ
ネルギーバンドを変化させるため、コレクター電位障壁
層のエネルギーバンドの傾斜が急激にならずに、緩慢に
なる。
リングホットエレクトロントランジスターは量子井戸構
造で形成されたコレクター電位障壁層を間に挟んで、不
純物がドーピングされない第１及び第２緩衝層が形成さ
れるため、ベース−エミッタ電圧ＶBE、または、コレク
ター−エミッタ電圧ＶCEが印加される時、層の厚さが薄
くエネルギーバンドの幅が狭いコレクター電位障壁層ば
かりではなく、層の厚さが厚い第１及び第２緩衝層のエ
ネルギーバンドを変化させるため、コレクター電位障壁
層のエネルギーバンドの傾斜が急激にならずに、緩慢に
なる。
【００５８】したがって、コレクター電位障壁層を成す
量子井戸内の量子束縛エネルギーレベルＥQWの位置の変
化とエネルギーの幅の変化を小さくできる。また、電流
−電圧特性曲線のＮＤＲ領域が固定されず、電圧の組合
せにより調整でき、鋭いＮＤＲを有する電流−電圧特性
曲線を得られるメリットがある。
量子井戸内の量子束縛エネルギーレベルＥQWの位置の変
化とエネルギーの幅の変化を小さくできる。また、電流
−電圧特性曲線のＮＤＲ領域が固定されず、電圧の組合
せにより調整でき、鋭いＮＤＲを有する電流−電圧特性
曲線を得られるメリットがある。
【図１】本発明による共鳴トンネルリングホットエレク
トロントランジスター（ＲＨＥＴ）の断面図。
トロントランジスター（ＲＨＥＴ）の断面図。
【図２】図２（ａ）乃至（ｄ）図は、本発明による共鳴
トンネルリングホットエレクトロントランジスターのエ
ネルギーバンドダイヤグラム。
トンネルリングホットエレクトロントランジスターのエ
ネルギーバンドダイヤグラム。
【図３】本発明による共鳴トンネルリングホットエレク
トロントランジスターのベース−エミッタ電圧ＶBEと共
鳴トンネルリングコレクター電流ＩCの関係を図示する
グラフ。
トロントランジスターのベース−エミッタ電圧ＶBEと共
鳴トンネルリングコレクター電流ＩCの関係を図示する
グラフ。
１１ 半導体基板 １３ コレクター層 １５，１９ 第１及び第２緩衝層 １７ コレクター電位障壁層 ２１ ベース層 ２３ スペーサ層 ２５ エミッタ障壁層 ２７ エミッタ層 ２９ コレクター電極 ３１ ベース電極 ３３ エミッタ電極 ３５ 障壁層 ３７ 井戸層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−107197（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−193085（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−259440（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−245669（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 29/68 H01L 29/06
Claims (11)
- 【請求項１】 化合物半導体基板と、 上記半導体基板の上部に形成された導電型のコレクター
層と、 上記コレクター層上部の所定部分に形成された不純物が
ドーピングされない第１緩衝層と、 上記第１緩衝層の上部に量子井戸構造で形成されたコレ
クター電位障壁層と、 上記コレクター電位障壁層の上部に形成された不純物が
ドーピングされない第２緩衝層と、 上記第２緩衝層の上部に形成されたコレクター層と同一
な導電型のベース層と、 上記ベース層の上部の所定部分に形成された不純物がド
ーピングされないエミッタ障壁層と、 上記エミッタ障壁層の上部に形成された上記ベース層と
同一な導電型のエミッタ層を含む共鳴トンネルリングホ
ットエレクトロントランジスター。 - 【請求項２】 請求項１において、 上記コレクターがＮ型である共鳴トンネルリングホット
エレクトロントランジスター。 - 【請求項３】 請求項１において、 上記第１及び第２緩衝層がＧａＡｓで形成された共鳴ト
ンネルリングホットエレクトロントランジスター。 - 【請求項４】 請求項３において、 上記第１及び第２緩衝層が５００〜２０００オングスト
ロームの厚さで形成された共鳴トンネルリングホットエ
レクトロントランジスター。 - 【請求項５】 請求項１において、 上記コレクター電位障壁層が障壁層／井戸層／障壁層が
サンドイッチされた構造を１週期として、１〜３周期で
形成された共鳴トンネルリングホットエレクトロントラ
ンジスター。 - 【請求項６】 請求項５において、 上記障壁層は不純物がドーピングされないＡｌＧａＡｓ
が２０〜１００オングストロームの厚さで形成された共
鳴トンネルリングホットエレクトロントランジスター。 - 【請求項７】 請求項５において、 上記井戸層は不純物がドーピングされないＧａＡｓが２
０〜１００オングストロームの厚さで形成された共鳴ト
ンネルリングホットエレクトロントランジスター。 - 【請求項８】 請求項１において、 上記ベース層とエミッタ層の間にスペーサ層をさらに含
む共鳴トンネルリングホットエレクトロントランジスタ
ー。 - 【請求項９】 請求項８において、 上記スペーサ層は不純物がドーピングされないＧａＡｓ
に３０〜１００オングストロームの厚さで形成された共
鳴トンネルリングホットエレクトロントランジスター。 - 【請求項１０】 請求項１において、 上記エミッタ層が２０００〜１００００オングストロー
ム程度の厚さで形成された共鳴トンネルリングホットエ
レクトロントランジスター。 - 【請求項１１】 請求項１において、 上記エミッタ障壁層は不純物がドーピングされないＡｌ
ＧａＡｓに５０〜１５００オングストロームの厚さで形
成された共鳴トンネルリングホットエレクトロントラン
ジスター。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019940035155A KR0170181B1 (ko) | 1994-12-19 | 1994-12-19 | 공진 터널링 핫 전자 트랜지스터 |
| KR94-35155 | 1994-12-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08222723A JPH08222723A (ja) | 1996-08-30 |
| JP3157098B2 true JP3157098B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=19402278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31925495A Expired - Fee Related JP3157098B2 (ja) | 1994-12-19 | 1995-12-07 | 共鳴トンネルリングホットエレクトロントランジスター |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5773842A (ja) |
| JP (1) | JP3157098B2 (ja) |
| KR (1) | KR0170181B1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| KR19980034078A (ko) * | 1996-11-05 | 1998-08-05 | 양승택 | 핫 전자 장치(Hot Electron Device) 및 공진 터널링 핫 전자 장치 |
| KR100426282B1 (ko) * | 2001-06-30 | 2004-04-08 | 광주과학기술원 | 나노 성장 기법을 이용한 이중 태양 전지 구조 |
| US20080217603A1 (en) * | 2007-01-31 | 2008-09-11 | Youichi Takeda | Hot electron transistor and semiconductor device including the same |
| TWI425693B (zh) * | 2008-03-14 | 2014-02-01 | Univ Nat Chiao Tung | Vertical drive and parallel drive organic light emitting crystal structure |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5278427A (en) * | 1993-02-04 | 1994-01-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Quantum collector hot-electron transistor |
-
1994
- 1994-12-19 KR KR1019940035155A patent/KR0170181B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-12-05 US US08/567,579 patent/US5773842A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-12-07 JP JP31925495A patent/JP3157098B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08222723A (ja) | 1996-08-30 |
| KR960026940A (ko) | 1996-07-22 |
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| US5773842A (en) | 1998-06-30 |
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