JPH0612778B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH0612778B2 JPH0612778B2 JP23620886A JP23620886A JPH0612778B2 JP H0612778 B2 JPH0612778 B2 JP H0612778B2 JP 23620886 A JP23620886 A JP 23620886A JP 23620886 A JP23620886 A JP 23620886A JP H0612778 B2 JPH0612778 B2 JP H0612778B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- emitter
- base
- semiconductor
- collector
- 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
Landscapes
- Bipolar Transistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高速動作が可能な半導体装置に関するものであ
る。
る。
高速動作が可能と考えられている能動半導体装置の１つ
の広い禁止帯幅のエミッタ（ＷＧＥ）を有するヘテロ接
合・バイポーラ・トラジスタ（ＨＢＴ）がある。例え
ば、アスベック（Asbeck）らによりインターナショナル
・エレクトロン・デバイス・ミーティング（ＩＥＤＭ，
テクニカル・ダイジェスト，629ページ，1981年）にお
いて、ＨＢＴの試作が報告されている。このデバイス
は、 （１）エミッタ注入効率を劣化させることなくベース抵
抗を大幅に低減しベース幅を狭くし得る、 （２）エミッタ領域の不純濃度を低減し得るためエミッ
タ・ベース間容量を小さくできる、 という利点を有するため、ホモ接合だけからなる通常の
バイポーラトラジスタ以上に高速動作に適している。
の広い禁止帯幅のエミッタ（ＷＧＥ）を有するヘテロ接
合・バイポーラ・トラジスタ（ＨＢＴ）がある。例え
ば、アスベック（Asbeck）らによりインターナショナル
・エレクトロン・デバイス・ミーティング（ＩＥＤＭ，
テクニカル・ダイジェスト，629ページ，1981年）にお
いて、ＨＢＴの試作が報告されている。このデバイス
は、 （１）エミッタ注入効率を劣化させることなくベース抵
抗を大幅に低減しベース幅を狭くし得る、 （２）エミッタ領域の不純濃度を低減し得るためエミッ
タ・ベース間容量を小さくできる、 という利点を有するため、ホモ接合だけからなる通常の
バイポーラトラジスタ以上に高速動作に適している。
第６図に従来構造のバイポーラ・トラジスタの模式的断
面図を示す。第６図において、１は半導体基板、２は一
導電型を有し第１の半導体からなるコレクタ層、３はコ
レクタ層と異なる導電型を有し第１の半導体からなるベ
ース層、４はコレクタ層２と同一導電型を有しコレクタ
層２およびベース層３より禁止帯幅が広い第２の半導体
からなるエミッタ層、５は基板１およびコレクタ層２と
オーミック接触を形成するコレクタ電極、６はベース層
３とオーミック接触を形成するベース電極、７はエミッ
タ層４とオーミック接触を形成するエミッタ電極であ
る。
面図を示す。第６図において、１は半導体基板、２は一
導電型を有し第１の半導体からなるコレクタ層、３はコ
レクタ層と異なる導電型を有し第１の半導体からなるベ
ース層、４はコレクタ層２と同一導電型を有しコレクタ
層２およびベース層３より禁止帯幅が広い第２の半導体
からなるエミッタ層、５は基板１およびコレクタ層２と
オーミック接触を形成するコレクタ電極、６はベース層
３とオーミック接触を形成するベース電極、７はエミッ
タ層４とオーミック接触を形成するエミッタ電極であ
る。
この従来構造の動作を、半導体基板１としてドナー濃度
が１×1018cm-3程度のｎ+−ＧａＡｓ、コレクタ層２と
してドナー濃度が１×1016cm-3程度のｎ-−ＧａＡｓ、
ベース層３としてアクセプタ濃度が１×1019cm-3程度の
ｐ+−ＧａＡｓ、エミッタ層４としてドナー濃度が５×1
017cm-3程度のｎ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓを用い、このバ
ンド構造を示す第７図を用いて説明する。
が１×1018cm-3程度のｎ+−ＧａＡｓ、コレクタ層２と
してドナー濃度が１×1016cm-3程度のｎ-−ＧａＡｓ、
ベース層３としてアクセプタ濃度が１×1019cm-3程度の
ｐ+−ＧａＡｓ、エミッタ層４としてドナー濃度が５×1
017cm-3程度のｎ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓを用い、このバ
ンド構造を示す第７図を用いて説明する。
第７図は第６図のエミッタ層４，ベース層３，コレクタ
層２にわたる模式的なバンド構造を示したものである。
第７図においてＥ cは伝導帯端、Ｅv は充満帯端、Ｅf
はフェルミ準位、Ｖebはエミッタ・ベース間の電圧、Ｖ
bcはベース・コレクタ間の電圧である。
層２にわたる模式的なバンド構造を示したものである。
第７図においてＥ cは伝導帯端、Ｅv は充満帯端、Ｅf
はフェルミ準位、Ｖebはエミッタ・ベース間の電圧、Ｖ
bcはベース・コレクタ間の電圧である。
エミッタ・ベース間にはＶebの順方向バイアスをし、ベ
ース・コレクタ間にはＶbcの逆方向バイアスをすると、
エミッタからベースへ電子が拡散により注入され、この
電子の大部分はベース層を拡散でコレクタ側へ移動し、
ベース・コレクタ間の空乏層における強い電界で加速さ
れてコレクタに達する。エミッタからベースへの電子の
注入量はＶebにより変化するため、コレクタ電流がベー
ス電圧により制御される。通常のホモ接合のみを有する
バイポーラ・トランジスタでは、エミッタからベースに
電子を注入する際、ベースからエミッタへ正孔が注入さ
れるため、エミッタ注入効率（エミッタ電流のうちの電
子電流の割合）が低下する。しかし、ＨＢＴではエミッ
タとベースとの間にＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ／ＧａＡｓヘテ
ロ界面が存在するため、ベース側からエミッタ側を見る
と正孔に対し100ｍｅＶ程度の障壁が存在し、ベースか
らエミッタへの正孔の注入は制御される。従って、エミ
ッタ注入効率を低下させることなくベースの正孔濃度を
高めてエミッタ電子濃度をある程度低く抑えることがで
きる。その結果、ベース抵抗が小さく、エミッタ・ベー
ス間容量が小さく、ベース幅が狭い高速動作に適した構
造にすることができる。
ース・コレクタ間にはＶbcの逆方向バイアスをすると、
エミッタからベースへ電子が拡散により注入され、この
電子の大部分はベース層を拡散でコレクタ側へ移動し、
ベース・コレクタ間の空乏層における強い電界で加速さ
れてコレクタに達する。エミッタからベースへの電子の
注入量はＶebにより変化するため、コレクタ電流がベー
ス電圧により制御される。通常のホモ接合のみを有する
バイポーラ・トランジスタでは、エミッタからベースに
電子を注入する際、ベースからエミッタへ正孔が注入さ
れるため、エミッタ注入効率（エミッタ電流のうちの電
子電流の割合）が低下する。しかし、ＨＢＴではエミッ
タとベースとの間にＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ／ＧａＡｓヘテ
ロ界面が存在するため、ベース側からエミッタ側を見る
と正孔に対し100ｍｅＶ程度の障壁が存在し、ベースか
らエミッタへの正孔の注入は制御される。従って、エミ
ッタ注入効率を低下させることなくベースの正孔濃度を
高めてエミッタ電子濃度をある程度低く抑えることがで
きる。その結果、ベース抵抗が小さく、エミッタ・ベー
ス間容量が小さく、ベース幅が狭い高速動作に適した構
造にすることができる。
しかし、従来のＨＢＴでは前述の利点を有しているのに
かかわらず、まだ高速化を阻害する要素を含でいるた
め、十分な高速化は達成されていない。
かかわらず、まだ高速化を阻害する要素を含でいるた
め、十分な高速化は達成されていない。
高速化を阻害する要素の１つに、ベースの構造によるも
のがある。高濃度の不純物を含有している結果、不純物
散乱による少数キャリア移動速度の低下や、再結合中心
の増加による少数キャリアライフタイムの減少を招いて
いる。また、ベース内を少数キャリアは拡散で移動する
ため、温度の低下と共にベース走行時間が増大し、低温
における動作速度は遅い。
のがある。高濃度の不純物を含有している結果、不純物
散乱による少数キャリア移動速度の低下や、再結合中心
の増加による少数キャリアライフタイムの減少を招いて
いる。また、ベース内を少数キャリアは拡散で移動する
ため、温度の低下と共にベース走行時間が増大し、低温
における動作速度は遅い。
本発明の目的は、従来のＨＢＴの欠点を除去し、超高速
動作が可能な半導体装置を提供することにある。
動作が可能な半導体装置を提供することにある。
本発明の半導体装置は、一導電型を有する半導体からな
るコレクタ層と、このコレクタ層と異なる導電型を有す
る半導体からなるベース層と、前記コレクタ層と同一導
電型を有し前記ベース層よりも禁止帯幅の大きな半導体
からなるエミッタ層を有する構造において、ベース層と
エミッタ層の間に不純物を含有せずエミッタ層からのキ
ャリアがベース層へトンネル効果で抜けられない厚さを
有しエミッタ層よりも禁止帯幅の広い半導体からなるエ
ミッタバリア層を具備することを特徴としている。
るコレクタ層と、このコレクタ層と異なる導電型を有す
る半導体からなるベース層と、前記コレクタ層と同一導
電型を有し前記ベース層よりも禁止帯幅の大きな半導体
からなるエミッタ層を有する構造において、ベース層と
エミッタ層の間に不純物を含有せずエミッタ層からのキ
ャリアがベース層へトンネル効果で抜けられない厚さを
有しエミッタ層よりも禁止帯幅の広い半導体からなるエ
ミッタバリア層を具備することを特徴としている。
このとき、エミッタ層がｎ型半導体である場合は、エミ
ッタバリア層の伝導帯端エネルギーがベース層の伝導帯
端エネルギーよりも高く、エミッタ層がｐ型半導体であ
る場合は、エミッタ層の充填帯端エネルギーがベース層
の充填帯端エネルギーよりも低くなっている。
ッタバリア層の伝導帯端エネルギーがベース層の伝導帯
端エネルギーよりも高く、エミッタ層がｐ型半導体であ
る場合は、エミッタ層の充填帯端エネルギーがベース層
の充填帯端エネルギーよりも低くなっている。
本発明の半導体装置においては、エミッタ層からエミッ
タバリア層を経てベース層に注入される少数キャリア
は、エミッタバリア層とベース層とのバンド不連続によ
り加速されて高いエネルギーを持ち、高速でベース層を
通過するため、超高速動作が可能となる。
タバリア層を経てベース層に注入される少数キャリア
は、エミッタバリア層とベース層とのバンド不連続によ
り加速されて高いエネルギーを持ち、高速でベース層を
通過するため、超高速動作が可能となる。
以下、本発明について実施例を示す図面を参照して詳細
に説明する。
に説明する。
第１図は本発明の第１の実施例を示す模式的断面図であ
る。第１図において第６図と同じ番号のものは第６図と
同等物で同一機能を果たすものである。８はドナー及び
アクセプタの不純物を含有せず、電子がトンネル効果で
抜けられない厚みを有するエミッタバリア層である。第
１の実施例の各種の例として、エミッタバリア層８をア
ンドープで厚さが100ÅのＡｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓとし、そ
の他は前述の従来例と同じにする。
る。第１図において第６図と同じ番号のものは第６図と
同等物で同一機能を果たすものである。８はドナー及び
アクセプタの不純物を含有せず、電子がトンネル効果で
抜けられない厚みを有するエミッタバリア層である。第
１の実施例の各種の例として、エミッタバリア層８をア
ンドープで厚さが100ÅのＡｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓとし、そ
の他は前述の従来例と同じにする。
この第１の実施例の動作で従来例と異なるところを、バ
ンド構造を示す第２図を用いて説明する。第２図は第１
図のエミッタ層４，エミッタバリア層８，ベース層３，
コレクタ層２にわたる模式的なバンド構造を示したもの
である。△Ｅｃｅｂはエミッタバリア層８とベース３と
の間の伝導帯端エネルギーの差、△Ｅceeはエミッタ層
４とエミッタバリア層８との間の伝導帯端エネルギーで
ある。
ンド構造を示す第２図を用いて説明する。第２図は第１
図のエミッタ層４，エミッタバリア層８，ベース層３，
コレクタ層２にわたる模式的なバンド構造を示したもの
である。△Ｅｃｅｂはエミッタバリア層８とベース３と
の間の伝導帯端エネルギーの差、△Ｅceeはエミッタ層
４とエミッタバリア層８との間の伝導帯端エネルギーで
ある。
エミッタ・ベース間の順方向電圧Ｖebを印加すると、電
子は拡散によりエミッタからベースへ流れようとする。
しかし、Ｖebが小さいうちは△Ｅceeのバリアが存在す
るために注入に起こらない。Ｖebが十分大きくなって、
トンネル効果により△Ｅceeが実効的に小さくなると、
はじめて電子がベースへ流入されるようになる。このベ
ースに注入された電子は△Ｅceb以上のエネルギーを持
っているため、ベース中をホットエレクトロとして高速
で抜けることができる。従来構造においてもエミッタ・
ベース間のスパイクの存在により電子は余分のエネルギ
ーを持って注入されていたが、電子はこのスパイクをＶ
ebが小さい時でも容易にトンネル効果で抜けることがで
き、大きなエネルギーを有するホットエレクトロンとは
なり得なかった。
子は拡散によりエミッタからベースへ流れようとする。
しかし、Ｖebが小さいうちは△Ｅceeのバリアが存在す
るために注入に起こらない。Ｖebが十分大きくなって、
トンネル効果により△Ｅceeが実効的に小さくなると、
はじめて電子がベースへ流入されるようになる。このベ
ースに注入された電子は△Ｅceb以上のエネルギーを持
っているため、ベース中をホットエレクトロとして高速
で抜けることができる。従来構造においてもエミッタ・
ベース間のスパイクの存在により電子は余分のエネルギ
ーを持って注入されていたが、電子はこのスパイクをＶ
ebが小さい時でも容易にトンネル効果で抜けることがで
き、大きなエネルギーを有するホットエレクトロンとは
なり得なかった。
さて、本発明の構造では、エミッタから注入された電子
はほとんどがホット化しているため（伝導帯端よりも高
いエネルギー位置にある）、再結合中心への捕獲確率が
減り、少数キャリアライフタイムの減少も抑えられる。
はほとんどがホット化しているため（伝導帯端よりも高
いエネルギー位置にある）、再結合中心への捕獲確率が
減り、少数キャリアライフタイムの減少も抑えられる。
以上、述べたように本発明の構造によれば、ベースの不
純物濃度が高いにもかかわらず、ベース走行時間を短縮
し、少数キャリアライフタイムの減少を抑制できる。そ
の結果、高い電流増幅率を有し、超高速動作が可能とな
る。
純物濃度が高いにもかかわらず、ベース走行時間を短縮
し、少数キャリアライフタイムの減少を抑制できる。そ
の結果、高い電流増幅率を有し、超高速動作が可能とな
る。
次に、前述した第１の実施例の構造方法について説明す
る。結晶成長方法としてはＭＢＥ(Molecular Beam Epit
axy)を用いｎ+−ＧａＡｓ基板１上に厚さ０．５μｍで
ドナー濃度が１×1016cm-3のｎ−ＧａＡｓコレクタ層
２、厚さ500Åでアクセプタ濃度が２×1019cm-3のｐ+Ｇ
ａＡｓベース層３、厚さ100ÅのアンドープＡｌ0.4Ｇａ
0.6Ａｓエミッタバリア層８、ドナー濃度が５×1017cm
-3で厚さ０．５μｍのｎ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓエミッタ
層４を順次成長した。エミッタ電極７はエミッタ層４表
面にＡａｕＧｅ／Ａｕを蒸着後アロイして形成し、ベー
ス電極６はベース電極部のエミッタ層をエッチグで除去
し、ＡｕＺｎ／Ａｕを蒸着して形成した。コレクタ電極
５はＩｎとした。この製作方法によるＨＢＴにおいて、
トランジスタ１段当たりの遅延時間として30ｐｓが得ら
れた。
る。結晶成長方法としてはＭＢＥ(Molecular Beam Epit
axy)を用いｎ+−ＧａＡｓ基板１上に厚さ０．５μｍで
ドナー濃度が１×1016cm-3のｎ−ＧａＡｓコレクタ層
２、厚さ500Åでアクセプタ濃度が２×1019cm-3のｐ+Ｇ
ａＡｓベース層３、厚さ100ÅのアンドープＡｌ0.4Ｇａ
0.6Ａｓエミッタバリア層８、ドナー濃度が５×1017cm
-3で厚さ０．５μｍのｎ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓエミッタ
層４を順次成長した。エミッタ電極７はエミッタ層４表
面にＡａｕＧｅ／Ａｕを蒸着後アロイして形成し、ベー
ス電極６はベース電極部のエミッタ層をエッチグで除去
し、ＡｕＺｎ／Ａｕを蒸着して形成した。コレクタ電極
５はＩｎとした。この製作方法によるＨＢＴにおいて、
トランジスタ１段当たりの遅延時間として30ｐｓが得ら
れた。
第３図は本発明の第２の実施例の模式的なバンド構造図
である。第３図において第２図と同じ番号のものは第２
図と同等物で同一機能を果たすものである。９は禁止帯
幅がコレクタ層側から徐々に広がっているグレーディッ
ドベース層であり、△Ｅbはこのグレーデェィッドベー
ス層内の禁止帯幅差である。
である。第３図において第２図と同じ番号のものは第２
図と同等物で同一機能を果たすものである。９は禁止帯
幅がコレクタ層側から徐々に広がっているグレーディッ
ドベース層であり、△Ｅbはこのグレーデェィッドベー
ス層内の禁止帯幅差である。
この第２の実施例の動作はほとんど第１の実施例と同じ
であるが、グレーディッドベース層の採用によりさらに
高速動作が可能となっている。このグレーディッドベー
ス層９はｐ型であるため、この禁止帯の差は伝導帯のエ
ネルギーの差として現れる。従って、電子に対しては禁
止帯幅の差△Ｅbに対応するポテンシャル差が存在する
ことになり、電子はベース内で内部電界による加速を受
ける。先の材料でグレーディッドベース層９がｐ+−Ｇ
ａＡｓからｐ+−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓまで変わっている
と、ポテンシャル差が約0.12Ｖとなる。また、グレーデ
ィッドベース層厚が1000Åとすると12ｋＶの電界がかか
ることになる。従って、エミッタバリア層８からグレー
ディッドベース層９へ入って来た電子は、まずエミッタ
バリア層８とグレーディッドベース層９との間の伝導帯
差△Ｅc (先の材料では約０．２Ｖ)により加速され、さ
らにグレーディッドベース層中の電界によって加速され
る。この結果、第１の実施例よりもベース走行時間が短
縮される。
であるが、グレーディッドベース層の採用によりさらに
高速動作が可能となっている。このグレーディッドベー
ス層９はｐ型であるため、この禁止帯の差は伝導帯のエ
ネルギーの差として現れる。従って、電子に対しては禁
止帯幅の差△Ｅbに対応するポテンシャル差が存在する
ことになり、電子はベース内で内部電界による加速を受
ける。先の材料でグレーディッドベース層９がｐ+−Ｇ
ａＡｓからｐ+−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓまで変わっている
と、ポテンシャル差が約0.12Ｖとなる。また、グレーデ
ィッドベース層厚が1000Åとすると12ｋＶの電界がかか
ることになる。従って、エミッタバリア層８からグレー
ディッドベース層９へ入って来た電子は、まずエミッタ
バリア層８とグレーディッドベース層９との間の伝導帯
差△Ｅc (先の材料では約０．２Ｖ)により加速され、さ
らにグレーディッドベース層中の電界によって加速され
る。この結果、第１の実施例よりもベース走行時間が短
縮される。
グレーディッドベース層９として厚さ500Åでコレクタ
層側，エミッタバリア層側にかけてＧａＡｓからＡｌ
0.1Ｇａ0.9Ａｓに徐々に変化しているｐ+−ＡｌvＧａ
1-xＡｓ（ｐ＝２×1019cm-3）を用い、他は第１の実施
例と同様にしたＨＢＴを作製した結果、トランジスタ１
段当たりの遅延時間として25ｐｓが得られた。
層側，エミッタバリア層側にかけてＧａＡｓからＡｌ
0.1Ｇａ0.9Ａｓに徐々に変化しているｐ+−ＡｌvＧａ
1-xＡｓ（ｐ＝２×1019cm-3）を用い、他は第１の実施
例と同様にしたＨＢＴを作製した結果、トランジスタ１
段当たりの遅延時間として25ｐｓが得られた。
以上述べた本発明の第１および第２の実施例ではｎｐｎ
型のＨＢＴについてしか示されなかったが、本発明は半
導体の導電型を反対にしたｐｎｐ型のものに対しても同
様に適用できることは明らかである。
型のＨＢＴについてしか示されなかったが、本発明は半
導体の導電型を反対にしたｐｎｐ型のものに対しても同
様に適用できることは明らかである。
第４図は本発明の第３の実施例の模式的なバンド構造図
であり、第１の実施例の導電型を逆にしたものである。
第４図において、第２図と同じ番号のものは導電型が逆
の材料を示す。△Ｅvebはベース層３とエミッタバリア
層８との間の充満帯端エネルギーの差、△Ｅveeはエミ
ッタバリア層８とエミッタ層４との間の充填帯端エネル
ギーの差である。本実施例の動作は、キャリアが正孔で
あることが異なるだけで他は第１の実施例と同様であ
る。導電型を逆にした第１の実施例と同じ材料，構造を
用いて35ｐｓの遅延時間が得られた。
であり、第１の実施例の導電型を逆にしたものである。
第４図において、第２図と同じ番号のものは導電型が逆
の材料を示す。△Ｅvebはベース層３とエミッタバリア
層８との間の充満帯端エネルギーの差、△Ｅveeはエミ
ッタバリア層８とエミッタ層４との間の充填帯端エネル
ギーの差である。本実施例の動作は、キャリアが正孔で
あることが異なるだけで他は第１の実施例と同様であ
る。導電型を逆にした第１の実施例と同じ材料，構造を
用いて35ｐｓの遅延時間が得られた。
第５図は本発明の第４の実施例の模式的なバンド構造図
であり、第２の実施例の導電型を逆にしたものである。
導電型を逆にした第２の実施例と同じ材料，構造を用い
て30ｐｓの遅延時間が得られた。
であり、第２の実施例の導電型を逆にしたものである。
導電型を逆にした第２の実施例と同じ材料，構造を用い
て30ｐｓの遅延時間が得られた。
以上述べたように、本発明はｎｐｎ型およびｐｎｐ型の
ＨＢＴに適用できることが明らかである。
ＨＢＴに適用できることが明らかである。
以上の実施例では、エミッタ層４としては禁止帯幅が一
定のものしか示さなかったが、エミッタバリア層側から
徐々に大きくなっているものでも良い。またコレクタ層
も禁止帯幅がベース層３より大きくてもよい。素子構造
としては、メサ型だけでなくイオン注入や再成長を用い
たプレーナ型のものでも良く、各層の成長順序が逆でも
かまわない。また各層の成長は、ＭＢＥ法しか示さなか
ったが、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor D
eposition），気相成長法，液相成長法などの他の成長
法でも良い。
定のものしか示さなかったが、エミッタバリア層側から
徐々に大きくなっているものでも良い。またコレクタ層
も禁止帯幅がベース層３より大きくてもよい。素子構造
としては、メサ型だけでなくイオン注入や再成長を用い
たプレーナ型のものでも良く、各層の成長順序が逆でも
かまわない。また各層の成長は、ＭＢＥ法しか示さなか
ったが、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor D
eposition），気相成長法，液相成長法などの他の成長
法でも良い。
半導体としてはＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系しか示さなか
ったが、同様にＧａＡｓを用いたＧａＡｓ／ＩｎＧａＡ
ｓＰ／ＩｎＧａＰ系や、電子飽和速度がＧａＡｓよりも
大きなＩｎＧａＡｓを用いたＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡ
ｌＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ系，ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ
Ｐ／ＩｎＰ系や、ＧａＳｂ／ＡｌＧａＳｂ／ＡｌＳｂ系
等のIII−Ｖ化合物半導体、Ｇａ／ＳｉＧｅ／Ｓｉ系等
の元素半導体、ＣｄＴｅ／ＣｄＺｎＴｅ／ＺｎＴｅ系統
のII−VI化合物半導体および、その他の各種半導体でも
本発明が適用できることは明らかである。また、上に示
した材料はほぼ格子定数が一致している組み合わせであ
るが、格子定数が異なっていて歪が入っている材料（例
えばＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
系）にも本発明は適用できる。
ったが、同様にＧａＡｓを用いたＧａＡｓ／ＩｎＧａＡ
ｓＰ／ＩｎＧａＰ系や、電子飽和速度がＧａＡｓよりも
大きなＩｎＧａＡｓを用いたＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡ
ｌＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ系，ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ
Ｐ／ＩｎＰ系や、ＧａＳｂ／ＡｌＧａＳｂ／ＡｌＳｂ系
等のIII−Ｖ化合物半導体、Ｇａ／ＳｉＧｅ／Ｓｉ系等
の元素半導体、ＣｄＴｅ／ＣｄＺｎＴｅ／ＺｎＴｅ系統
のII−VI化合物半導体および、その他の各種半導体でも
本発明が適用できることは明らかである。また、上に示
した材料はほぼ格子定数が一致している組み合わせであ
るが、格子定数が異なっていて歪が入っている材料（例
えばＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
系）にも本発明は適用できる。
本発明の半導体装置によりベース遅延時間が大幅に減少
し、超高速動作が可能となる。
し、超高速動作が可能となる。
第１図は本発明の第１の実施例の模式的断面図、 第２図は第１の実施例のバンド構造図、 第３図は第２の実施例のバンド構造図、 第４図は第３の実施例のバンド構造図、 第５図は第４の実施例のバンド構造図、 第６図は従来のヘテロ接合バイポーラ・トランジスタの
模式的断面図、 第７図は第６図のトランジスタのバンド構造図である。 １……半導体基板 ２……コレクタ層 ３……ベース層 ４……エミッタ層 ５……コレクタ電極 ６……ベース電極 ７……エミッタ電極 ８……エミッタバリア層 ９……グレーディッドベース層 Ｅc ……伝導帯端 Ｅv ……充満帯端 Ｅf ……フェルミ準位 Ｖeb……エミッタ・ベース間電圧 Ｖbc……ベース・コレクタ間電圧 △Ｅb ……グレーディッドベース層内の禁止帯幅差 △Ｅceb……エミッタバリア・ベース間の伝導帯端差 △Ｅcee……エミッタ・エミッタバリア間の伝導帯端差 △Ｅveb……エミッタバリア・ベース間の充満帯端差 △Ｅvee……エミッタ・エミッタバリア間の充満帯端差
模式的断面図、 第７図は第６図のトランジスタのバンド構造図である。 １……半導体基板 ２……コレクタ層 ３……ベース層 ４……エミッタ層 ５……コレクタ電極 ６……ベース電極 ７……エミッタ電極 ８……エミッタバリア層 ９……グレーディッドベース層 Ｅc ……伝導帯端 Ｅv ……充満帯端 Ｅf ……フェルミ準位 Ｖeb……エミッタ・ベース間電圧 Ｖbc……ベース・コレクタ間電圧 △Ｅb ……グレーディッドベース層内の禁止帯幅差 △Ｅceb……エミッタバリア・ベース間の伝導帯端差 △Ｅcee……エミッタ・エミッタバリア間の伝導帯端差 △Ｅveb……エミッタバリア・ベース間の充満帯端差 △Ｅvee……エミッタ・エミッタバリア間の充満帯端差
Claims (3)
- 【請求項１】一導電型を有する半導体からなるコレクタ
層と、このコレクタ層と異なる導電型を有する半導体か
らなるベース層と、前記コレクタ層と同一導電型を有し
前記ベース層よりも禁止帯幅の大きな半導体からなるエ
ミッタ層を有する構造において、ベース層とエミッタ層
の間に不純物を含有せずエミッタ層からのキャリアがベ
ース層へトンネル効果で抜けられない厚さを有しエミッ
タ層よりも禁止帯幅の広い半導体からなるエミッタバリ
ア層を具備することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】エミッタ層がｎ型半導体であり、エミッタ
バリア層の伝導帯端エネルギーがベース層の伝導帯端エ
ネルギーよりも高い特許請求の範囲第１項記載の半導体
装置。 - 【請求項３】エミッタ層がｐ型半導体であり、エミッタ
バリア層の充満帯端エネルギーがベース層の充満帯端エ
ネルギーよりも低い特許請求の範囲第１項記載の半導体
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23620886A JPH0612778B2 (ja) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23620886A JPH0612778B2 (ja) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6390848A JPS6390848A (ja) | 1988-04-21 |
| JPH0612778B2 true JPH0612778B2 (ja) | 1994-02-16 |
Family
ID=16997378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23620886A Expired - Lifetime JPH0612778B2 (ja) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0612778B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2822712B2 (ja) * | 1991-08-28 | 1998-11-11 | 日本電気株式会社 | トランジスタ |
| JP2001007118A (ja) | 1999-06-22 | 2001-01-12 | Nec Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
-
1986
- 1986-10-06 JP JP23620886A patent/JPH0612778B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6390848A (ja) | 1988-04-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5903018A (en) | Bipolar transistor including a compound semiconductor | |
| JP2801624B2 (ja) | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ | |
| US4821082A (en) | Heterojunction bipolar transistor with substantially aligned energy levels | |
| KR19980034078A (ko) | 핫 전자 장치(Hot Electron Device) 및 공진 터널링 핫 전자 장치 | |
| US5349201A (en) | NPN heterojunction bipolar transistor including antimonide base formed on semi-insulating indium phosphide substrate | |
| US4825265A (en) | Transistor | |
| JPH05243256A (ja) | ヘテロ接合バイポーラトランジスタおよびその製造方法 | |
| EP0292568B1 (en) | Hetero-junction bipolar transistor | |
| US4716445A (en) | Heterojunction bipolar transistor having a base region of germanium | |
| JPH06260493A (ja) | 半導体装置 | |
| US5049955A (en) | Semiconductor ballistic electron velocity control structure | |
| US6768141B2 (en) | Heterojunction bipolar transistor (HBT) having improved emitter-base grading structure | |
| US6049099A (en) | Cadmium sulfide layers for indium phosphide-based heterojunction bipolar transistors | |
| US4916495A (en) | Semiconductor device with semi-metal | |
| EP0229672B1 (en) | A heterojunction bipolar transistor having a base region of germanium | |
| JPH0612778B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPH061783B2 (ja) | 半導体装置 | |
| EP0247667B1 (en) | Hot charge-carrier transistors | |
| JPH07193084A (ja) | ヘテロ接合型バイポーラトランジスタ | |
| KR0163743B1 (ko) | 이종접합 바이폴라 트랜지스터 | |
| JPH061782B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPS6381854A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH0738393B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPH11121461A (ja) | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ | |
| JP2780328B2 (ja) | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ |