JPH0611056B2 - 高速半導体装置 - Google Patents
高速半導体装置Info
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- JPH0611056B2 JPH0611056B2 JP60270803A JP27080385A JPH0611056B2 JP H0611056 B2 JPH0611056 B2 JP H0611056B2 JP 60270803 A JP60270803 A JP 60270803A JP 27080385 A JP27080385 A JP 27080385A JP H0611056 B2 JPH0611056 B2 JP H0611056B2
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- 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
- H01L29/66—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
- H01L29/70—Bipolar devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
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- B82—NANOTECHNOLOGY
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- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
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- H—ELECTRICITY
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- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、高速半導体装置に於いて、一導電型エミッタ
層に量子井戸を形成し、その一導電型エミッタ層から共
鳴トンネリングでキャリヤが注入される反対導電型ベー
ス層を形成し、その反対導電型ベース層との間でｐｎ接
合を生成させる一導電型エミッタ層を形成することに依
り、従来の共鳴トンネリング効果を利用するホット・エ
レクトロン・トランジスタと同様に３値の高速動作が可
能で、しかも、コレクタ側ポテンシャル・バリヤを無く
し、ベース層中で散乱を受けた電子もコレクタに到達す
ることができるようにして電流利得を向上し、そして、
ｐｎ接合の作用でベース・コレクタ間の絶縁性も充分に
維持することができるようにしたものである。
層に量子井戸を形成し、その一導電型エミッタ層から共
鳴トンネリングでキャリヤが注入される反対導電型ベー
ス層を形成し、その反対導電型ベース層との間でｐｎ接
合を生成させる一導電型エミッタ層を形成することに依
り、従来の共鳴トンネリング効果を利用するホット・エ
レクトロン・トランジスタと同様に３値の高速動作が可
能で、しかも、コレクタ側ポテンシャル・バリヤを無く
し、ベース層中で散乱を受けた電子もコレクタに到達す
ることができるようにして電流利得を向上し、そして、
ｐｎ接合の作用でベース・コレクタ間の絶縁性も充分に
維持することができるようにしたものである。
本発明は、キャリヤがエミッタ層内に形成されたバリヤ
を共鳴トンネリング効果で通過してベースに注入される
形式の高速半導体装置に関する。
を共鳴トンネリング効果で通過してベースに注入される
形式の高速半導体装置に関する。
本発明者等は、さきに、実用性が極めて高い共鳴トンネ
リング効果を利用するホット・エレクトロン・トランジ
スタ（ｒｅｓｏｎａｎｔ−ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｈｏｔ
ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＲＨＥ
Ｔ）を提供した（要すれば、特願昭６０−１６０３１４
号参照）。
リング効果を利用するホット・エレクトロン・トランジ
スタ（ｒｅｓｏｎａｎｔ−ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｈｏｔ
ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＲＨＥ
Ｔ）を提供した（要すれば、特願昭６０−１６０３１４
号参照）。
第６図は該ＲＨＥＴを説明する為の図であり、（Ａ）は
要部切断側面図、（Ｂ）は図（Ａ）に対応させたエネル
ギ・バンド・ダイヤグラムをそれぞれ表している。
要部切断側面図、（Ｂ）は図（Ａ）に対応させたエネル
ギ・バンド・ダイヤグラムをそれぞれ表している。
第６図（Ａ）に於いて、１はｎ＋型ＧａＡｓコレクタ
層、２はＡｌｙＧａ1-yＡｓコレクタ側ポテンシャル・
バリヤ層、３はｎ＋型ＧａＡｓベース層、４は超格子
層、５はｎ＋型ＧａＡｓエミッタ層、６はエミッタ電
極、７はベース電極、８はコレクタ電極をそれぞれ示
し、第６図（Ｂ）に於いて、Ｅｃは伝導帯の底、ＥＦは
フェルミ・レベル、ＥＸはサブ・バンドのエネルギ・レ
ベルをそれぞれ示している。
層、２はＡｌｙＧａ1-yＡｓコレクタ側ポテンシャル・
バリヤ層、３はｎ＋型ＧａＡｓベース層、４は超格子
層、５はｎ＋型ＧａＡｓエミッタ層、６はエミッタ電
極、７はベース電極、８はコレクタ電極をそれぞれ示
し、第６図（Ｂ）に於いて、Ｅｃは伝導帯の底、ＥＦは
フェルミ・レベル、ＥＸはサブ・バンドのエネルギ・レ
ベルをそれぞれ示している。
尚、超格子層４はＡｌｘＧｓ1-xＡｓバリヤ層４ＡとＧ
ａＡｓウエル層４Ｂとからなっていて、図示例では二つ
のバリヤ層と一つのウエル層で構成されているが、必要
あれば複数のウエル層及びそれを形成する為のバリヤ層
を用いて良い。
ａＡｓウエル層４Ｂとからなっていて、図示例では二つ
のバリヤ層と一つのウエル層で構成されているが、必要
あれば複数のウエル層及びそれを形成する為のバリヤ層
を用いて良い。
第７図（Ａ）乃至（Ｃ）はＲＨＥＴの動作原理を説明す
る為のエネルギ・バンド・ダイヤグラムを表し、第６図
に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同
じ意味を持つものとする。
る為のエネルギ・バンド・ダイヤグラムを表し、第６図
に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同
じ意味を持つものとする。
図に於いて、Ｅｘはウエル層４Ｂ内に生成されるサブ・
バンドのエネルギ・レベル、ｑはキャリア（電子）の電
荷量、φｃはコレクタ側ポテンシャル・バリヤ層２とベ
ース層３との間に於ける伝導帯底不連続値（ｃｏｎｄｕ
ｃｔｉｏｎ ｂａｎｄ ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔ
ｙ）、ＶBEはベース・エミッタ間電圧をそれぞれ示して
いる。
バンドのエネルギ・レベル、ｑはキャリア（電子）の電
荷量、φｃはコレクタ側ポテンシャル・バリヤ層２とベ
ース層３との間に於ける伝導帯底不連続値（ｃｏｎｄｕ
ｃｔｉｏｎ ｂａｎｄ ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔ
ｙ）、ＶBEはベース・エミッタ間電圧をそれぞれ示して
いる。
第７図（Ａ）はベース・エミッタ間電圧ＶBEが２Ｅｘ／
ｑより小さい（０か或いは０に近い）場合に於けるエネ
ルギ・バンド・ダイヤグラムである。
ｑより小さい（０か或いは０に近い）場合に於けるエネ
ルギ・バンド・ダイヤグラムである。
図示の状態では、コレクタ・エミッタ間に電圧ＶCEが印
加されているが、ベース・エミッタ間電圧ＶBEが殆ど０
であるので、エミッタ層５に於けるエネルギ・レベルが
ウエル層４Ｂに於けるサブ・バンドのエネルギ・レベル
Ｅｘと相違している為、エミッタ層５に於ける電子は超
格子層４をトンネリングしてベース層３に抜けることは
不可能であり、従って、ＲＨＥＴには電流が流れていな
い。
加されているが、ベース・エミッタ間電圧ＶBEが殆ど０
であるので、エミッタ層５に於けるエネルギ・レベルが
ウエル層４Ｂに於けるサブ・バンドのエネルギ・レベル
Ｅｘと相違している為、エミッタ層５に於ける電子は超
格子層４をトンネリングしてベース層３に抜けることは
不可能であり、従って、ＲＨＥＴには電流が流れていな
い。
第７図（Ｂ）はベース・エミッタ間電圧ＶBEが２Ｅｘ／
ｑに殆ど等しい場合に於けるエネルギ・バンド・ダイヤ
グラムである。
ｑに殆ど等しい場合に於けるエネルギ・バンド・ダイヤ
グラムである。
図示の状態では、エミッタ層５に於けるエネルギ・レベ
ルがウエル層４Ｂに於けるサブ・バンドのエネルギ・レ
ベルＥｘと整合する為、エミッタ層５に於ける電子は共
鳴トンネリング効果で超格子層４を抜けてベース層３に
注入され、そこでポテンシャル・エネルギ（０．３〔ｅ
Ｖ〕）が運動エネルギに変換されるので、電子は所謂ホ
ットな状態となり、ベース層３をバリスティックに通過
してコレクタ層１に到達するものである。
ルがウエル層４Ｂに於けるサブ・バンドのエネルギ・レ
ベルＥｘと整合する為、エミッタ層５に於ける電子は共
鳴トンネリング効果で超格子層４を抜けてベース層３に
注入され、そこでポテンシャル・エネルギ（０．３〔ｅ
Ｖ〕）が運動エネルギに変換されるので、電子は所謂ホ
ットな状態となり、ベース層３をバリスティックに通過
してコレクタ層１に到達するものである。
第７図（Ｃ）はベース・エミッタ間電圧ＶBEが２Ｅｘ／
ｑより大きい場合に於けるエネルギ・バンド・ダイヤグ
ラムである。
ｑより大きい場合に於けるエネルギ・バンド・ダイヤグ
ラムである。
図示の状態では、エミッタ層５に於けるエネルギ・レベ
ルがウエル層４Ｂに於けるサブ・バンドのエネルギ・レ
ベルＥｘより高くなってしまうので共鳴トンネリング効
果は発生せず、再びエミッタ層５からベース層３に抜け
る電子はなくなって電流は低減されるが、超格子層４に
於ける二つのバリヤ層４Ａのうち、ベース層３に近い側
のバリヤ層４Ａを適当に低くしておけば、電子はエミッ
タ層５に近い側のバリヤ層４Ａを直接トンネリングする
ので、或る有限の値のコレクタ電流を流すことができ
る。
ルがウエル層４Ｂに於けるサブ・バンドのエネルギ・レ
ベルＥｘより高くなってしまうので共鳴トンネリング効
果は発生せず、再びエミッタ層５からベース層３に抜け
る電子はなくなって電流は低減されるが、超格子層４に
於ける二つのバリヤ層４Ａのうち、ベース層３に近い側
のバリヤ層４Ａを適当に低くしておけば、電子はエミッ
タ層５に近い側のバリヤ層４Ａを直接トンネリングする
ので、或る有限の値のコレクタ電流を流すことができ
る。
前記説明から判るように、ＲＨＥＴは、そのエミッタ電
流が微分負性抵抗特性を有している。
流が微分負性抵抗特性を有している。
前記説明から判るように、本発明者等が開発したＲＨＥ
Ｔは１個の素子で３値の出力を得ることができるので、
３値倫理回路、発振器など多くの用途があり、しかも、
それ等を全て高速化することができるが、未だ、改良の
余地を残している。
Ｔは１個の素子で３値の出力を得ることができるので、
３値倫理回路、発振器など多くの用途があり、しかも、
それ等を全て高速化することができるが、未だ、改良の
余地を残している。
その一つとして、電流利得が充分に採れないことが挙げ
られる。
られる。
その理由は、エミッタ層５から超格子層４を共鳴トンネ
リングしてベース層３に注入されたホット化された電子
の多くが、ベース層３中でフォノン散乱（オプチカル・
フォノン散乱、谷内散乱）を受けてコレクタ側ポテンシ
ャル・バリヤ層２を越えることができないからである。
リングしてベース層３に注入されたホット化された電子
の多くが、ベース層３中でフォノン散乱（オプチカル・
フォノン散乱、谷内散乱）を受けてコレクタ側ポテンシ
ャル・バリヤ層２を越えることができないからである。
本発明は、コレクタ側ポテンシャル・バリヤを無くし、
ベース層中で散乱を受けた電子もコレクタに到達するこ
とができるように、しかも、ベース・コレクタ間の絶縁
性も充分に維持することができるようにするものであ
る。
ベース層中で散乱を受けた電子もコレクタに到達するこ
とができるように、しかも、ベース・コレクタ間の絶縁
性も充分に維持することができるようにするものであ
る。
本発明に依る高速半導体装置に於いては、一導電型エミ
ッタ層（例えばｎ型ＡｌｘＧａ1-xＡｓエミッタ層１
７）及びエネルギ・サブ・バンドが生成されるノンドー
プ量子井戸層（例えばＧａＡｓ量子井戸層１６）及びノ
ンドープ共鳴トンネリング・バリヤ層（例えばＡｌｙＧ
ａ1-yＡｓバリヤ層１５）からなるエミッタ（例えばエ
ミッタＥ）と、該一導電型エミッタ層から共鳴トンネリ
ング効果に依ってキャリアが注入される反対導電型ベー
ス層（例えばｐ＋型ＧａＡｓベース層）と、該反対導電
型ベース層の間にｐｎ接合を生成する一導電型コレクタ
層（例えばｎ型ＧａＡｓコレクタ層１３）とを備えてな
る構成を採っている。
ッタ層（例えばｎ型ＡｌｘＧａ1-xＡｓエミッタ層１
７）及びエネルギ・サブ・バンドが生成されるノンドー
プ量子井戸層（例えばＧａＡｓ量子井戸層１６）及びノ
ンドープ共鳴トンネリング・バリヤ層（例えばＡｌｙＧ
ａ1-yＡｓバリヤ層１５）からなるエミッタ（例えばエ
ミッタＥ）と、該一導電型エミッタ層から共鳴トンネリ
ング効果に依ってキャリアが注入される反対導電型ベー
ス層（例えばｐ＋型ＧａＡｓベース層）と、該反対導電
型ベース層の間にｐｎ接合を生成する一導電型コレクタ
層（例えばｎ型ＧａＡｓコレクタ層１３）とを備えてな
る構成を採っている。
〔作用〕 前記手段を採ると、従来の共鳴トンネリング効果を利用
するホット・エレクトロン・トランジスタと同様に３値
の高速動作が可能であり、しかも、コレクタ側ポテンシ
ャル・バリヤが無いから、ベース層中で散乱を受けたキ
ャリアもコレクタに到達することが可能となって電流利
得が向上し、そして、ｐｎ接合の作用でベース・コレク
タ間の絶縁性も充分に維持することができる。
するホット・エレクトロン・トランジスタと同様に３値
の高速動作が可能であり、しかも、コレクタ側ポテンシ
ャル・バリヤが無いから、ベース層中で散乱を受けたキ
ャリアもコレクタに到達することが可能となって電流利
得が向上し、そして、ｐｎ接合の作用でベース・コレク
タ間の絶縁性も充分に維持することができる。
第１図は本発明一実施例に用いるウエハの要部切断側面
図を表している。
図を表している。
図に於いて、１１は半絶縁性であるＧａＡｓ基板、１２
はｎ＋型ＧａＡｓコレクタ・コンタクト層、１３はｎ型
ＧａＡｓコレクタ層、１４はｐ＋型ＧａＡｓベース層、
１５はＡｌｙＧａ1-yＡｓバリヤ層、１６はＧａＡｓ量
子井戸層、１７はｎ型ＡｌｘＧａ1-xＡｓエミッタ層、
１８はｎ＋型ＧａＡｓエミッタ・コンタクト層をそれぞ
れ示している。尚、Ｅはエミッタを構成する半導体層
を、Ｂはベースを構成する半導体層を、Ｃはコレクタを
構成する半導体層をそれぞれ指示する記号であり、エミ
ッタＥはバリヤ層１５と量子井戸層１６とエミッタ層１
７とエミッタ・コンタクト層１８で、ベースＢはベース
層１４で、コレクタＣはコレクタ層１３及びコレクタ・
コンタクト層１２で構成されている。
はｎ＋型ＧａＡｓコレクタ・コンタクト層、１３はｎ型
ＧａＡｓコレクタ層、１４はｐ＋型ＧａＡｓベース層、
１５はＡｌｙＧａ1-yＡｓバリヤ層、１６はＧａＡｓ量
子井戸層、１７はｎ型ＡｌｘＧａ1-xＡｓエミッタ層、
１８はｎ＋型ＧａＡｓエミッタ・コンタクト層をそれぞ
れ示している。尚、Ｅはエミッタを構成する半導体層
を、Ｂはベースを構成する半導体層を、Ｃはコレクタを
構成する半導体層をそれぞれ指示する記号であり、エミ
ッタＥはバリヤ層１５と量子井戸層１６とエミッタ層１
７とエミッタ・コンタクト層１８で、ベースＢはベース
層１４で、コレクタＣはコレクタ層１３及びコレクタ・
コンタクト層１２で構成されている。
ここに示した各半導体層に於ける主なデータを例示する
と次の通りである。
と次の通りである。
コレクタ・コンタク層１２について 厚さ：２０００〔Å〕 不純物濃度：５×１０１８〔cm-3〕 コレクタ層１３について 厚さ：３０００〔Å〕 不純物濃度：５×１０１７〔cm-3〕 ベース層１４について 厚さ：１０００〔Å〕 不純物濃度：５×１０１８〔cm-3〕 バリヤ１５について 厚さ：５０〔Å〕 ｙ値：０．３ 量子井戸層１６について 厚さ：５０〔Å〕 エミッタ層１７について 厚さ：３０００〔Å〕 不純物濃度：１×１０１７〔cm-3〕 ｘ値：０．３ エミッタ・コンタクト層１８について 厚さ：２０００〜３０００〔Å〕 不純物濃度：６×１０１８〔cm-3〕 第２図は第１図について説明したウエハを用いて製造し
た本発明一実施例の要部切断側面図を表し、第１図に於
いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同じ意
味を持つものとする。
た本発明一実施例の要部切断側面図を表し、第１図に於
いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同じ意
味を持つものとする。
図に於いて、１９はエミッタ電極、２０はベース電極、
２１はコレクタ電極をそれぞれ示している。
２１はコレクタ電極をそれぞれ示している。
各電極に関する主なデータを例示すると次の通りであ
る。
る。
エミッタ電極１９について 材料：Ａｕ・Ｇｅ／Ａｕ 厚さ：３００〔Å〕／３０００〔Å〕 ベース電極２０について 材料：Ｃｒ／Ａｕ 厚さ：３００〔Å〕／３０００〔Å〕 コレクタ電極２１について 材料：Ａｕ・Ｇｅ／Ａｕ 厚さ：３００〔Å〕／３０００〔Å〕 第３図は第１図及び第２図に関して説明した実施例のエ
ネルギ・バンド・ダイヤグラムを表し、第１図及び第２
図、第６図及び第７図に於いて用いた記号と同記号は同
部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。尚、Ｅ
ｖは価電子帯の上端を示している。
ネルギ・バンド・ダイヤグラムを表し、第１図及び第２
図、第６図及び第７図に於いて用いた記号と同記号は同
部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。尚、Ｅ
ｖは価電子帯の上端を示している。
第１図乃至第３図から明らかなように、本発明に依る高
速半導体装置では、第６図及び第７図について説明した
従来のそれと比較すると、 ベースＢがｐ型になっていること コレクタ側ポテンシャル・バリヤが存在しないこと コレクタＣがｎ型になっていること の点で大きく相違している。
速半導体装置では、第６図及び第７図について説明した
従来のそれと比較すると、 ベースＢがｐ型になっていること コレクタ側ポテンシャル・バリヤが存在しないこと コレクタＣがｎ型になっていること の点で大きく相違している。
このように、コレクタ側ポテンシャル・バリヤが存在し
ないことから、ベースＢで散乱を受けたキャリア（この
場合、エレクトロン）も容易にコレクタＣに達すること
ができるから電流利得は大きくなり、また、ベース・コ
レクタ間にはｐｎ接合が存在することから絶縁性は充分
に維持されている。
ないことから、ベースＢで散乱を受けたキャリア（この
場合、エレクトロン）も容易にコレクタＣに達すること
ができるから電流利得は大きくなり、また、ベース・コ
レクタ間にはｐｎ接合が存在することから絶縁性は充分
に維持されている。
前記構成からすれば、本発明に依る高速半導体装置は、
共鳴トンネリングを利用したヘテロ接合バイポーラ・ト
ランジスタ（ｒｅｓｏｎａｎｔ−ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ
ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒ
ａｎｓｉｓｔｏｒ：ＲＨＢＴ）と呼ぶことが適切であろ
うと考えられる。また、この高速半導体装置では、前記
実施例に見られるように、エミッタ層１７を構成する半
導体に、ベース層１４を構成する半導体に比較して、エ
ネルギ・バンド・ギャップが大きいものを用いることに
依り、ベース層１４からエミッタ層１７に正孔が注入さ
れるのを抑止することができるので、電子の注入効率が
増大し、より一層の電流利得改善を図ることができる。
共鳴トンネリングを利用したヘテロ接合バイポーラ・ト
ランジスタ（ｒｅｓｏｎａｎｔ−ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ
ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒ
ａｎｓｉｓｔｏｒ：ＲＨＢＴ）と呼ぶことが適切であろ
うと考えられる。また、この高速半導体装置では、前記
実施例に見られるように、エミッタ層１７を構成する半
導体に、ベース層１４を構成する半導体に比較して、エ
ネルギ・バンド・ギャップが大きいものを用いることに
依り、ベース層１４からエミッタ層１７に正孔が注入さ
れるのを抑止することができるので、電子の注入効率が
増大し、より一層の電流利得改善を図ることができる。
第４図は本発明に依る他の実施例の要部切断側面図を表
し、第１図乃至第３図に於いて用いた記号と同記号は同
部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
し、第１図乃至第３図に於いて用いた記号と同記号は同
部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
本実施例が第１図乃至第３図に関して説明した実施例と
相違する点は、ＧａＡｓ量子井戸層１６がＡｌｙＧａ
1-yＡｓバリヤ層１５並びに１５′で挟まれていること
である。尚、バリヤ層１５′はバリヤ層１５と全く同じ
構成のものである。
相違する点は、ＧａＡｓ量子井戸層１６がＡｌｙＧａ
1-yＡｓバリヤ層１５並びに１５′で挟まれていること
である。尚、バリヤ層１５′はバリヤ層１５と全く同じ
構成のものである。
第５図は第４図に関して説明した実施例のエネルギ・バ
ンド・ダイヤグラムを表し、第１図乃至第４図、第６図
及び第７図に於いて用いた記号と同記号は同部分を示す
か或いは同じ意味を持つものとする。
ンド・ダイヤグラムを表し、第１図乃至第４図、第６図
及び第７図に於いて用いた記号と同記号は同部分を示す
か或いは同じ意味を持つものとする。
この実施例に依ると、第１図乃至第３図に関して説明し
た実施例に比較して、バリヤ作用が更に顕在化されるこ
とは云うまでもなく、例えばバリヤ層１５′及び１５を
越えるようなキャリヤは皆無となる。
た実施例に比較して、バリヤ作用が更に顕在化されるこ
とは云うまでもなく、例えばバリヤ層１５′及び１５を
越えるようなキャリヤは皆無となる。
前記各実施例に於いては、ｎｐｎ型トランジスタについ
て説明したが、これは、ｐｎｐ型にしても良いことは勿
論であり、また、量子井戸層は複数にしても良いことは
云うまでもない。
て説明したが、これは、ｐｎｐ型にしても良いことは勿
論であり、また、量子井戸層は複数にしても良いことは
云うまでもない。
本発明に依る高速半導体装置に於いては、一導電型エミ
ッタ層及びエネルギ・サブ・バンドが生成されるノンド
ープ量子井戸層及びノンドープ共鳴トンネリング・バリ
ヤ層からなるエミッタと、該一導電型エミッタ層から共
鳴トンネリング効果に依ってキャリアが注入される反対
導電型ベース層と、該反対導電型ベース層の間にｐｎ接
合を生成する一導電型コレクタ層とを備えてなる構成を
採っている。
ッタ層及びエネルギ・サブ・バンドが生成されるノンド
ープ量子井戸層及びノンドープ共鳴トンネリング・バリ
ヤ層からなるエミッタと、該一導電型エミッタ層から共
鳴トンネリング効果に依ってキャリアが注入される反対
導電型ベース層と、該反対導電型ベース層の間にｐｎ接
合を生成する一導電型コレクタ層とを備えてなる構成を
採っている。
この構成に依れば、従来の共鳴トンネリング効果を利用
するホット・エレクトロン・トランジスタと同様に微分
負性抵抗特性を持つことができる為、３値の高速動作が
可能であり、しかも、コレクタ側ポテンシャル・バリヤ
が無いから、ベース層中で散乱を受けた電子もコレクタ
に到達することができるので、その電流利得は向上し、
また、ｐｎ接合の作用でベース・コレクタ間の絶縁性も
充分に維持することが可能である。
するホット・エレクトロン・トランジスタと同様に微分
負性抵抗特性を持つことができる為、３値の高速動作が
可能であり、しかも、コレクタ側ポテンシャル・バリヤ
が無いから、ベース層中で散乱を受けた電子もコレクタ
に到達することができるので、その電流利得は向上し、
また、ｐｎ接合の作用でベース・コレクタ間の絶縁性も
充分に維持することが可能である。
第１図は本発明一実施例に用いるウエハの要部切断側面
図、第２図は本発明一実施例の要部切断側面図、第３図
は第２図に見られる実施例のエネルギ・バンド・ダイヤ
グラム、第４図は本発明に於ける他の実施例の要部切断
側面図、第５図は第４図に見られる実施例のエネルギ・
バンド・ダイヤグラム、第６図（Ａ）及び（Ｂ）はＲＨ
ＥＴの要部切断側面図及びエネルギ・バンド・ダイヤグ
ラム、第７図（Ａ）乃至（Ｃ）はＲＨＥＴの動作原理を
説明する為のエネルギ・バンド・ダイヤグラムをそれぞ
れ表している。 図に於いて、１１は半絶縁性であるＧａＡｓ基板、１２
はｎ＋型ＧａＡｓコレクタ・コンタクト層、１３はｎ型
ＧａＡｓコレクタ層、１４はｐ＋型ＧａＡｓベース層、
１５はＡｌｙＧａ1-yＡｓバリヤ層、１６はＧａＡｓ量
子井戸層、１７はｎ型ＡｌｘＧａ1-xＡｓエミッタ層、
１８はｎ＋型ＧａＡｓエミッタ・コンタクト層、１９は
エミッタ電極、２０はベース電極、２１はコレクタ電
極、Ｅはエミッタを構成する半導体層、Ｂはベースを構
成する半導体層、Ｃはコレクタを構成する半導体層をそ
れぞれ示している。
図、第２図は本発明一実施例の要部切断側面図、第３図
は第２図に見られる実施例のエネルギ・バンド・ダイヤ
グラム、第４図は本発明に於ける他の実施例の要部切断
側面図、第５図は第４図に見られる実施例のエネルギ・
バンド・ダイヤグラム、第６図（Ａ）及び（Ｂ）はＲＨ
ＥＴの要部切断側面図及びエネルギ・バンド・ダイヤグ
ラム、第７図（Ａ）乃至（Ｃ）はＲＨＥＴの動作原理を
説明する為のエネルギ・バンド・ダイヤグラムをそれぞ
れ表している。 図に於いて、１１は半絶縁性であるＧａＡｓ基板、１２
はｎ＋型ＧａＡｓコレクタ・コンタクト層、１３はｎ型
ＧａＡｓコレクタ層、１４はｐ＋型ＧａＡｓベース層、
１５はＡｌｙＧａ1-yＡｓバリヤ層、１６はＧａＡｓ量
子井戸層、１７はｎ型ＡｌｘＧａ1-xＡｓエミッタ層、
１８はｎ＋型ＧａＡｓエミッタ・コンタクト層、１９は
エミッタ電極、２０はベース電極、２１はコレクタ電
極、Ｅはエミッタを構成する半導体層、Ｂはベースを構
成する半導体層、Ｃはコレクタを構成する半導体層をそ
れぞれ示している。
Claims (1)
- 【請求項１】一導電型エミッタ層及びエネルギ・サブ・
バンドが生成されるノンドープ量子井戸層及びノンドー
プ共鳴トンネリング・バリヤ層からなるエミッタと、 該一導電型エミッタ層から共鳴トンネリング効果に依っ
てキャリヤが注入される反対導電型ベース層と、 該反対導電型ベース層との間にｐｎ接合を生成する一導
電型コレクタ層とを備えてなること を特徴とする高速半導体装置。
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
| JP60270803A JPH0611056B2 (ja) | 1985-12-03 | 1985-12-03 | 高速半導体装置 |
| DE3650630T DE3650630T2 (de) | 1985-12-03 | 1986-12-02 | Transistor mit Resonanztunneleffekt |
| EP86309383A EP0226383B1 (en) | 1985-12-03 | 1986-12-02 | Resonant-tunneling transistor |
| KR1019860010328A KR910009410B1 (ko) | 1985-12-03 | 1986-12-03 | 공진턴넬링 이종접합바이폴러 트랜지스터장치 |
| US07/601,011 US5027179A (en) | 1985-12-03 | 1990-10-22 | Resonant-tunneling heterojunction bipolar transistor device |
| US07/659,162 US5151618A (en) | 1985-12-03 | 1991-02-22 | Resonant-tunneling heterojunction bipolar transistor device |
| US08/148,402 US5389804A (en) | 1985-12-03 | 1993-11-08 | Resonant-tunneling heterojunction bipolar transistor device |
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|---|---|---|---|
| JP60270803A JPH0611056B2 (ja) | 1985-12-03 | 1985-12-03 | 高速半導体装置 |
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|---|---|
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| JPH0611056B2 true JPH0611056B2 (ja) | 1994-02-09 |
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|---|---|---|---|
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| EP (1) | EP0226383B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0611056B2 (ja) |
| KR (1) | KR910009410B1 (ja) |
| DE (1) | DE3650630T2 (ja) |
Families Citing this family (44)
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|---|---|---|---|---|
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| JPS63153867A (ja) * | 1986-08-04 | 1988-06-27 | Fujitsu Ltd | 共鳴トンネリング半導体装置 |
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| US5012318A (en) * | 1988-09-05 | 1991-04-30 | Nec Corporation | Hybrid semiconductor device implemented by combination of heterojunction bipolar transistor and field effect transistor |
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