JPH06260493A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH06260493A JPH06260493A JP5044867A JP4486793A JPH06260493A JP H06260493 A JPH06260493 A JP H06260493A JP 5044867 A JP5044867 A JP 5044867A JP 4486793 A JP4486793 A JP 4486793A JP H06260493 A JPH06260493 A JP H06260493A
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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
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/73—Bipolar junction transistors
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電子のコレクタ走行時間を短縮できるヘテロ
バイポーラトランジスタを得る。 【構成】 ＨＢＴのベース２２とコレクタ２３との間
に、該コレクタの一部として、その有効ポテンシャル障
壁の高さが上記ベース側からコレクタ側に向かって順に
高くなるバンド構造を有するＭＱＢ２５を備えた構成と
した。 【効果】 ベースとの境界近傍におけるコレクタ中の電
界が緩和され、電子のバレー間散乱による電子の移動度
の低下を抑制でき、コレクタ走行時間を短縮できる。
バイポーラトランジスタを得る。 【構成】 ＨＢＴのベース２２とコレクタ２３との間
に、該コレクタの一部として、その有効ポテンシャル障
壁の高さが上記ベース側からコレクタ側に向かって順に
高くなるバンド構造を有するＭＱＢ２５を備えた構成と
した。 【効果】 ベースとの境界近傍におけるコレクタ中の電
界が緩和され、電子のバレー間散乱による電子の移動度
の低下を抑制でき、コレクタ走行時間を短縮できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ヘテロ接合バイポー
ラトランジスタ（以下ＨＢＴと記す）半導体装置に関
し、特にそのコレクタ構造に関するものである。
ラトランジスタ（以下ＨＢＴと記す）半導体装置に関
し、特にそのコレクタ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は従来の半導体装置であるｎｐｎ型
ＧａＡｓ系ＨＢＴの構造を示す断面図である。図におい
て、５１は半絶縁性ＧａＡｓ基板である。ｎ+ 型ＧａＡ
ｓからなるコレクタコンタクト層５２はＧａＡｓ基板５
１上に配置され、ｎ型ＧａＡｓからなるコレクタ層５３
はコレクタコンタクト層５２上に配置され、ｐ+ 型Ｇａ
Ａｓからなるベース層５４はコレクタ層５３上に配置さ
れ、ｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓからなるエミッタ層５５
はベース層５４上に配置されている。また、コレクタコ
ンタクト層５２，ベース層５４，エミッタ層５５上には
それぞれコレクタ電極５６，ベース電極５７，エミッタ
電極５８が設けられ、イオン注入により絶縁部５９が形
成されている。
ＧａＡｓ系ＨＢＴの構造を示す断面図である。図におい
て、５１は半絶縁性ＧａＡｓ基板である。ｎ+ 型ＧａＡ
ｓからなるコレクタコンタクト層５２はＧａＡｓ基板５
１上に配置され、ｎ型ＧａＡｓからなるコレクタ層５３
はコレクタコンタクト層５２上に配置され、ｐ+ 型Ｇａ
Ａｓからなるベース層５４はコレクタ層５３上に配置さ
れ、ｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓからなるエミッタ層５５
はベース層５４上に配置されている。また、コレクタコ
ンタクト層５２，ベース層５４，エミッタ層５５上には
それぞれコレクタ電極５６，ベース電極５７，エミッタ
電極５８が設けられ、イオン注入により絶縁部５９が形
成されている。
【０００３】また、図７は図６のＨＢＴの動作状態にお
けるバンド構造を示す図である。図において、１はｎ型
Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓからなるエミッタ層５５、２はｐ
+ 型ＧａＡｓからなるベース層５４、３はｎ型ＧａＡｓ
からなるコレクタ層５３、４はｎ+ 型ＧａＡｓからなる
コレクタコンタクト層５２にそれぞれ対応する。
けるバンド構造を示す図である。図において、１はｎ型
Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓからなるエミッタ層５５、２はｐ
+ 型ＧａＡｓからなるベース層５４、３はｎ型ＧａＡｓ
からなるコレクタ層５３、４はｎ+ 型ＧａＡｓからなる
コレクタコンタクト層５２にそれぞれ対応する。
【０００４】次に動作について説明する。図７におい
て、エミッタ層１とベース層２との間にバイアス電圧Ｖ
BEが、ベース層２とコレクタ層３との間にバイアス電圧
ＶCBが印加される。電子はエミッタ層１からベース層２
を経てコレクタ層３へ順に流れる。ホールはベース層２
からエミッタ層１へ流れる。このＨＢＴでは、バイアス
電圧ＶBEにより電子とホールの流れをコントロールす
る。
て、エミッタ層１とベース層２との間にバイアス電圧Ｖ
BEが、ベース層２とコレクタ層３との間にバイアス電圧
ＶCBが印加される。電子はエミッタ層１からベース層２
を経てコレクタ層３へ順に流れる。ホールはベース層２
からエミッタ層１へ流れる。このＨＢＴでは、バイアス
電圧ＶBEにより電子とホールの流れをコントロールす
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置であ
るｎｐｎ型ＧａＡｓ系ＨＢＴは以上のように構成されて
おり、そのコレクタ層は通常ｎ型ＧａＡｓで形成されて
いるため、動作状態において、ベース・コレクタ間にバ
イアス電圧ＶCBが加えられると、ベースとコレクタとの
境界に電界が強くかかり、この電界によって電子はバレ
ー間散乱を受けて移動度が低下し、この結果コレクタ走
行時間が増加し、半導体装置の動作速度が低下するとい
う問題点があった。
るｎｐｎ型ＧａＡｓ系ＨＢＴは以上のように構成されて
おり、そのコレクタ層は通常ｎ型ＧａＡｓで形成されて
いるため、動作状態において、ベース・コレクタ間にバ
イアス電圧ＶCBが加えられると、ベースとコレクタとの
境界に電界が強くかかり、この電界によって電子はバレ
ー間散乱を受けて移動度が低下し、この結果コレクタ走
行時間が増加し、半導体装置の動作速度が低下するとい
う問題点があった。
【０００６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、電子のコレクタ走行時間を短縮
し、その動作速度を向上することのできる半導体装置を
得ることを目的とする。
ためになされたもので、電子のコレクタ走行時間を短縮
し、その動作速度を向上することのできる半導体装置を
得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置は、ＨＢＴのベースとコレクタとの間に、該コレクタ
の一部として、その有効ポテンシャル障壁の高さが上記
ベース側からコレクタ側に向かって順に高くなるバンド
構造を有する多重量子障壁（Multi Quantum Barrier ：
ＭＱＢ）構造を備えたものである。
置は、ＨＢＴのベースとコレクタとの間に、該コレクタ
の一部として、その有効ポテンシャル障壁の高さが上記
ベース側からコレクタ側に向かって順に高くなるバンド
構造を有する多重量子障壁（Multi Quantum Barrier ：
ＭＱＢ）構造を備えたものである。
【０００８】また、この発明に係る半導体装置は、ＨＢ
Ｔのベースとコレクタとの間に、該コレクタの一部とし
て、それを構成する複数の半導体層の層厚をベース側か
らコレクタ側に向かって順に薄くすることにより、その
有効ポテンシャル障壁の高さを上記ベース側からコレク
タ側に向かって順に高くしたＭＱＢ構造を備えたもので
ある。
Ｔのベースとコレクタとの間に、該コレクタの一部とし
て、それを構成する複数の半導体層の層厚をベース側か
らコレクタ側に向かって順に薄くすることにより、その
有効ポテンシャル障壁の高さを上記ベース側からコレク
タ側に向かって順に高くしたＭＱＢ構造を備えたもので
ある。
【０００９】また、この発明に係る半導体装置は、ＨＢ
Ｔのベースとコレクタとの間に、該コレクタの一部とし
て、それを構成する複数の半導体層をベース側からコレ
クタ側に向かって順に禁制帯幅が高いものとすることに
より、その有効ポテンシャル障壁の高さを上記ベース側
からコレクタ側に向かって順に高くしたＭＱＢ構造を備
えたものである。
Ｔのベースとコレクタとの間に、該コレクタの一部とし
て、それを構成する複数の半導体層をベース側からコレ
クタ側に向かって順に禁制帯幅が高いものとすることに
より、その有効ポテンシャル障壁の高さを上記ベース側
からコレクタ側に向かって順に高くしたＭＱＢ構造を備
えたものである。
【００１０】また、この発明に係る半導体装置は、ＨＢ
Ｔのベースとコレクタとの間に、該コレクタの一部とし
て、それを構成する複数の半導体層の層厚及び層数を適
切に設定することにより、その有効ポテンシャル障壁の
高さをコレクタ中を走行する電子のバレー間散乱の緩和
時間中の移動距離より短い周期で上記ベース側からコレ
クタ側に向かって順に高くしたＭＱＢ構造を備えたもの
である。
Ｔのベースとコレクタとの間に、該コレクタの一部とし
て、それを構成する複数の半導体層の層厚及び層数を適
切に設定することにより、その有効ポテンシャル障壁の
高さをコレクタ中を走行する電子のバレー間散乱の緩和
時間中の移動距離より短い周期で上記ベース側からコレ
クタ側に向かって順に高くしたＭＱＢ構造を備えたもの
である。
【００１１】また、この発明に係る半導体装置は、ＨＢ
Ｔのベースとコレクタとの間に、該コレクタの一部とし
て、その有効ポテンシャル障壁の高さが上記ベース側か
らコレクタ側に向かって順に高くなるバンド構造を有す
るｉ型のＭＱＢ構造を備えたものである。
Ｔのベースとコレクタとの間に、該コレクタの一部とし
て、その有効ポテンシャル障壁の高さが上記ベース側か
らコレクタ側に向かって順に高くなるバンド構造を有す
るｉ型のＭＱＢ構造を備えたものである。
【００１２】
【作用】この発明においては、ＨＢＴのベースとコレク
タとの間に、該コレクタの一部として、その有効ポテン
シャル障壁の高さが上記ベース側からコレクタ側に向か
って順に高くなるバンド構造を有するＭＱＢを備えた構
成としたから、ベースとの境界近傍におけるコレクタ中
の電界が緩和され、電子のバレー間散乱による電子の移
動度の低下を抑制でき、コレクタ走行時間を短縮するこ
とができる。
タとの間に、該コレクタの一部として、その有効ポテン
シャル障壁の高さが上記ベース側からコレクタ側に向か
って順に高くなるバンド構造を有するＭＱＢを備えた構
成としたから、ベースとの境界近傍におけるコレクタ中
の電界が緩和され、電子のバレー間散乱による電子の移
動度の低下を抑制でき、コレクタ走行時間を短縮するこ
とができる。
【００１３】また、この発明においては、ＨＢＴのベー
スとコレクタとの間に、該コレクタの一部として、それ
を構成する複数の半導体層の層厚をベース側からコレク
タ側に向かって順に薄くすることにより、その有効ポテ
ンシャル障壁の高さを上記ベース側からコレクタ側に向
かって順に高くしたＭＱＢ構造を備えた構成としたか
ら、容易に作製可能な、ベースとの境界近傍におけるコ
レクタ中の電界を緩和でき、コレクタ走行時間を短縮す
ることができる半導体装置を得ることができる。
スとコレクタとの間に、該コレクタの一部として、それ
を構成する複数の半導体層の層厚をベース側からコレク
タ側に向かって順に薄くすることにより、その有効ポテ
ンシャル障壁の高さを上記ベース側からコレクタ側に向
かって順に高くしたＭＱＢ構造を備えた構成としたか
ら、容易に作製可能な、ベースとの境界近傍におけるコ
レクタ中の電界を緩和でき、コレクタ走行時間を短縮す
ることができる半導体装置を得ることができる。
【００１４】また、この発明においては、ＨＢＴのベー
スとコレクタとの間に、該コレクタの一部として、それ
を構成する複数の半導体層をベース側からコレクタ側に
向かって順に禁制帯幅が高いものとすることにより、そ
の有効ポテンシャル障壁の高さを上記ベース側からコレ
クタ側に向かって順に高くしたＭＱＢ構造を備えた構成
としたから、ベースとの境界近傍におけるコレクタ中の
電界が緩和され、これにより電子のバレー間散乱による
電子の移動度の低下が抑制されることにより、コレクタ
走行時間を短縮することができ、また上記複数の半導体
層の内ベース側に配置されるものの禁制帯幅を小さくす
ることにより、ベースからコレクタへの電子の注入効率
の低下を防止できる。
スとコレクタとの間に、該コレクタの一部として、それ
を構成する複数の半導体層をベース側からコレクタ側に
向かって順に禁制帯幅が高いものとすることにより、そ
の有効ポテンシャル障壁の高さを上記ベース側からコレ
クタ側に向かって順に高くしたＭＱＢ構造を備えた構成
としたから、ベースとの境界近傍におけるコレクタ中の
電界が緩和され、これにより電子のバレー間散乱による
電子の移動度の低下が抑制されることにより、コレクタ
走行時間を短縮することができ、また上記複数の半導体
層の内ベース側に配置されるものの禁制帯幅を小さくす
ることにより、ベースからコレクタへの電子の注入効率
の低下を防止できる。
【００１５】また、この発明においては、ＨＢＴのベー
スとコレクタとの間に、該コレクタの一部として、それ
を構成する複数の半導体層の層厚及び層数を適切に設定
することにより、その有効ポテンシャル障壁の高さをコ
レクタ中を走行する電子のバレー間散乱の緩和時間中の
移動距離より短い周期で上記ベース側からコレクタ側に
向かって順に高くしたＭＱＢ構造を備えた構成としたか
ら、効果的に電子のバレー間散乱が抑制され、電子の移
動度の低下が抑制されることにより、コレクタ走行時間
を短縮することができる。
スとコレクタとの間に、該コレクタの一部として、それ
を構成する複数の半導体層の層厚及び層数を適切に設定
することにより、その有効ポテンシャル障壁の高さをコ
レクタ中を走行する電子のバレー間散乱の緩和時間中の
移動距離より短い周期で上記ベース側からコレクタ側に
向かって順に高くしたＭＱＢ構造を備えた構成としたか
ら、効果的に電子のバレー間散乱が抑制され、電子の移
動度の低下が抑制されることにより、コレクタ走行時間
を短縮することができる。
【００１６】また、この発明においては、ＨＢＴのベー
スとコレクタとの間に、該コレクタの一部として、その
有効ポテンシャル障壁の高さが上記ベース側からコレク
タ側に向かって順に高くなるバンド構造を有するｉ型の
ＭＱＢ構造を備えた構成としたから、ベースとの境界近
傍におけるコレクタ中の電界が緩和され、電子のバレー
間散乱による電子の移動度の低下を抑制でき、コレクタ
走行時間を短縮することができるとともに、ベース拡が
り効果を抑制でき、高い最大遮断周波数ｆT を得ること
ができる。
スとコレクタとの間に、該コレクタの一部として、その
有効ポテンシャル障壁の高さが上記ベース側からコレク
タ側に向かって順に高くなるバンド構造を有するｉ型の
ＭＱＢ構造を備えた構成としたから、ベースとの境界近
傍におけるコレクタ中の電界が緩和され、電子のバレー
間散乱による電子の移動度の低下を抑制でき、コレクタ
走行時間を短縮することができるとともに、ベース拡が
り効果を抑制でき、高い最大遮断周波数ｆT を得ること
ができる。
【００１７】
【実施例】実施例１．図１はこの発明の第１の実施例に
よる半導体装置の構造を示す断面図であり、図におい
て、図６と同一符号は同一または相当部分を示す。ま
た、６０はＡｌxＧａ1-x Ａｓ層とＧａＡｓ層とを複数
層交互に積層して構成したｐ型多重量子障壁（Multi Qu
antum Barrier ：ＭＱＢ）であり、ベース層５４とコレ
クタ層５３との間に配置されている。即ち、本実施例に
よる半導体装置はｎｐｎ型ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系Ｈ
ＢＴの、ｐ+ 型ＧａＡｓからなるベース層とｎ型ＧａＡ
ｓからなるコレクタ層の間にＡｌx Ｇａ1-x ＡｓとＧａ
Ａｓの積層構造からなるｐ型ＭＱＢを設けたものであ
る。ここで、本実施例ではＭＱＢを構成するＡｌx Ｇａ
1-x Ａｓ層，ＧａＡｓ層の層厚及び層数を適切に設定す
ることにより、ＭＱＢの量子的有効ポテンシャル障壁の
高さがベース層側からコレクタ層側に向かって、コレク
タ中を走行する電子のバレー間散乱の緩和時間より短い
周期で順に高くなるようにしている。
よる半導体装置の構造を示す断面図であり、図におい
て、図６と同一符号は同一または相当部分を示す。ま
た、６０はＡｌxＧａ1-x Ａｓ層とＧａＡｓ層とを複数
層交互に積層して構成したｐ型多重量子障壁（Multi Qu
antum Barrier ：ＭＱＢ）であり、ベース層５４とコレ
クタ層５３との間に配置されている。即ち、本実施例に
よる半導体装置はｎｐｎ型ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系Ｈ
ＢＴの、ｐ+ 型ＧａＡｓからなるベース層とｎ型ＧａＡ
ｓからなるコレクタ層の間にＡｌx Ｇａ1-x ＡｓとＧａ
Ａｓの積層構造からなるｐ型ＭＱＢを設けたものであ
る。ここで、本実施例ではＭＱＢを構成するＡｌx Ｇａ
1-x Ａｓ層，ＧａＡｓ層の層厚及び層数を適切に設定す
ることにより、ＭＱＢの量子的有効ポテンシャル障壁の
高さがベース層側からコレクタ層側に向かって、コレク
タ中を走行する電子のバレー間散乱の緩和時間より短い
周期で順に高くなるようにしている。
【００１８】また、図２は上記ｐ型ＭＱＢ６０のバンド
構造を示す図であり、図において、ｐ型ＭＱＢ２５は、
ｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層２６，及びｐ型ＧａＡｓ層２
７を複数層交互に積層した構造を有する。２８はｐ型Ｍ
ＱＢ２５の電子のフェルミレベル、２９はｐ型ＭＱＢ２
５の電子に対する量子的有効ポテンシャル障壁の高さ、
３０はｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層２６の電子に対する古
典的ポテンシャル障壁の高さ、３１はｐ型ＭＱＢ２５の
電子に対する量子的有効ポテンシャル障壁のトータルの
高さである。
構造を示す図であり、図において、ｐ型ＭＱＢ２５は、
ｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層２６，及びｐ型ＧａＡｓ層２
７を複数層交互に積層した構造を有する。２８はｐ型Ｍ
ＱＢ２５の電子のフェルミレベル、２９はｐ型ＭＱＢ２
５の電子に対する量子的有効ポテンシャル障壁の高さ、
３０はｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層２６の電子に対する古
典的ポテンシャル障壁の高さ、３１はｐ型ＭＱＢ２５の
電子に対する量子的有効ポテンシャル障壁のトータルの
高さである。
【００１９】また、図３は図１の半導体装置の動作状態
におけるバンド構造を示す図であり、図において、２１
はｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓからなるエミッタ層５５、
２２はｐ+ 型ＧａＡｓからなるベース層５４、２３はｎ
型ＧａＡｓからなるコレクタ層５３、２４はｎ+ 型Ｇａ
Ａｓからなるコレクタコンタクト層５２、２５はＡｌx
Ｇａ1-x Ａｓ／ＧａＡｓからなるｐ型ＭＱＢ６０にそれ
ぞれ対応する。
におけるバンド構造を示す図であり、図において、２１
はｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓからなるエミッタ層５５、
２２はｐ+ 型ＧａＡｓからなるベース層５４、２３はｎ
型ＧａＡｓからなるコレクタ層５３、２４はｎ+ 型Ｇａ
Ａｓからなるコレクタコンタクト層５２、２５はＡｌx
Ｇａ1-x Ａｓ／ＧａＡｓからなるｐ型ＭＱＢ６０にそれ
ぞれ対応する。
【００２０】次に動作について説明する。図２に示すよ
うに、それぞれ層厚が十分に薄いＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ
層，及びＧａＡｓ層を複数層交互に積層し、多重量子井
戸構造（Multi Quantum Well：ＭＱＷ）を構成すると、
電子に対する量子的有効ポテンシャル障壁２９は、障壁
層を構成するＡｌx Ｇａ1-x Ａｓの伝導帯エネルギ差に
相当する電子に対する古典的ポテンシャル障壁の高さ３
０より高くなる。また、この量子的有効ポテンシャル障
壁２９は、障壁層を構成するＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層のＡ
ｌ組成比ｘが一定であっても、ＭＱＷを構成する半導体
層の層厚を薄くする程高くなる。
うに、それぞれ層厚が十分に薄いＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ
層，及びＧａＡｓ層を複数層交互に積層し、多重量子井
戸構造（Multi Quantum Well：ＭＱＷ）を構成すると、
電子に対する量子的有効ポテンシャル障壁２９は、障壁
層を構成するＡｌx Ｇａ1-x Ａｓの伝導帯エネルギ差に
相当する電子に対する古典的ポテンシャル障壁の高さ３
０より高くなる。また、この量子的有効ポテンシャル障
壁２９は、障壁層を構成するＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層のＡ
ｌ組成比ｘが一定であっても、ＭＱＷを構成する半導体
層の層厚を薄くする程高くなる。
【００２１】本実施例では、図２に示すように、ＭＱＢ
を構成する半導体層のうちのｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層
２６を、そのＡｌ組成比ｘを０．３一定とし、その層厚
をベース側からコレクタ側に向かって順に薄くしてお
り、これにより、ＭＱＢの有効ポテンシャル障壁の高さ
を上記ベース側からコレクタ側に向かって順に高くして
いる。例えば、ｐ型ＧａＡｓ層２７とｐ型Ａｌx Ｇａ1-
x Ａｓ層２６の二層で１周期とし、９周期のＭＱＷを考
えた場合、ｐ型ＧａＡｓ層の厚さは５６．５オングスト
ロームの一定値とし、第１周期のｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａ
ｓ層の厚さを１８６．８オングストローム、第２周期及
び第３周期のｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層の厚さを２８．
３オングストローム、第４周期及び第５周期のｐ型Ａｌ
x Ｇａ1-xＡｓ層の厚さを２２．６オングストローム、
第６周期，第７周期，第８周期及び第９周期のｐ型Ａｌ
x Ｇａ1-x Ａｓ層の厚さを１７．０オングストロームと
すれば、電子に対する量子的有効ポテンシャル障壁２９
の高さは、図２に示したように徐々に増加して、最終的
には電子に対する量子的有効ポテンシャル障壁のトータ
ルの高さ３１は古典的に決まるポテンシャル障壁の高さ
３０よりも０．３ｅＶ程度大きくなる。このようなＭＱ
Ｂをベース層とコレクタ層の間に備えた本実施例におい
ては、図３に示すように、ベース・コレクタ間にバイア
ス電圧ＶBCが加わった状態でも、電子に対する量子的有
効ポテンシャル障壁２９の変化は古典的に決まる伝導帯
の変化と比較して緩やかになる。これはベースとの境界
近傍におけるコレクタ中の電界が緩和されることを意味
する。従って、本実施例では、従来のようにベースとコ
レクタとの境界にかかる強い電界により電子がバレー間
散乱を受け、移動度が低下し、コレクタ走行時間が増加
することを抑制することができる。
を構成する半導体層のうちのｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層
２６を、そのＡｌ組成比ｘを０．３一定とし、その層厚
をベース側からコレクタ側に向かって順に薄くしてお
り、これにより、ＭＱＢの有効ポテンシャル障壁の高さ
を上記ベース側からコレクタ側に向かって順に高くして
いる。例えば、ｐ型ＧａＡｓ層２７とｐ型Ａｌx Ｇａ1-
x Ａｓ層２６の二層で１周期とし、９周期のＭＱＷを考
えた場合、ｐ型ＧａＡｓ層の厚さは５６．５オングスト
ロームの一定値とし、第１周期のｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａ
ｓ層の厚さを１８６．８オングストローム、第２周期及
び第３周期のｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層の厚さを２８．
３オングストローム、第４周期及び第５周期のｐ型Ａｌ
x Ｇａ1-xＡｓ層の厚さを２２．６オングストローム、
第６周期，第７周期，第８周期及び第９周期のｐ型Ａｌ
x Ｇａ1-x Ａｓ層の厚さを１７．０オングストロームと
すれば、電子に対する量子的有効ポテンシャル障壁２９
の高さは、図２に示したように徐々に増加して、最終的
には電子に対する量子的有効ポテンシャル障壁のトータ
ルの高さ３１は古典的に決まるポテンシャル障壁の高さ
３０よりも０．３ｅＶ程度大きくなる。このようなＭＱ
Ｂをベース層とコレクタ層の間に備えた本実施例におい
ては、図３に示すように、ベース・コレクタ間にバイア
ス電圧ＶBCが加わった状態でも、電子に対する量子的有
効ポテンシャル障壁２９の変化は古典的に決まる伝導帯
の変化と比較して緩やかになる。これはベースとの境界
近傍におけるコレクタ中の電界が緩和されることを意味
する。従って、本実施例では、従来のようにベースとコ
レクタとの境界にかかる強い電界により電子がバレー間
散乱を受け、移動度が低下し、コレクタ走行時間が増加
することを抑制することができる。
【００２２】さらに本実施例では、例えば電子のバレー
間散乱の緩和時間（コレクタ中を走行する電子が電界に
よって高いエネルギを得て、バレー間散乱を受けるまで
の時間）における空間的移動距離が約２５０オングスト
ロームであると想定し、上述のように、ＭＱＢを構成す
るＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層，ＧａＡｓ層の層厚及び層数を
適切に設定することにより、ＭＱＢの量子的有効ポテン
シャル障壁の高さが、コレクタ中を走行する電子のバレ
ー間散乱の緩和時間に電子が空間的に移動する距離より
短い周期で順に高くなるように、即ち、有効ポテンシャ
ル障壁の高さが一定である幅が２５０オングストローム
よりも小さくなるようにしており、これにより効果的に
バレー間散乱を抑制している。
間散乱の緩和時間（コレクタ中を走行する電子が電界に
よって高いエネルギを得て、バレー間散乱を受けるまで
の時間）における空間的移動距離が約２５０オングスト
ロームであると想定し、上述のように、ＭＱＢを構成す
るＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層，ＧａＡｓ層の層厚及び層数を
適切に設定することにより、ＭＱＢの量子的有効ポテン
シャル障壁の高さが、コレクタ中を走行する電子のバレ
ー間散乱の緩和時間に電子が空間的に移動する距離より
短い周期で順に高くなるように、即ち、有効ポテンシャ
ル障壁の高さが一定である幅が２５０オングストローム
よりも小さくなるようにしており、これにより効果的に
バレー間散乱を抑制している。
【００２３】上述のように電子のバレー間散乱の緩和時
間における空間的移動距離が約２５０オングストローム
である場合、２５０オングストロームの間は電子は電界
を受けて加速され、さらにオーバーシュートを生じ、高
速で動くことが可能であるが、有効ポテンシャル障壁の
高さが一定である幅が２５０オングストロームを越える
と電子はバレー間散乱を受けて移動速度の低下を生ず
る。ここで、本実施例では、バレー間散乱の緩和時間に
おける電子の空間的移動距離より短い周期で有効ポテン
シャル障壁の高さを増加させることにより、電子がバレ
ー間散乱を受ける直前に有効ポテンシャル障壁の高さを
増加させて、電子の運動エネルギーを失わせ、これによ
り効果的にバレー間散乱を抑制することができるもので
ある。
間における空間的移動距離が約２５０オングストローム
である場合、２５０オングストロームの間は電子は電界
を受けて加速され、さらにオーバーシュートを生じ、高
速で動くことが可能であるが、有効ポテンシャル障壁の
高さが一定である幅が２５０オングストロームを越える
と電子はバレー間散乱を受けて移動速度の低下を生ず
る。ここで、本実施例では、バレー間散乱の緩和時間に
おける電子の空間的移動距離より短い周期で有効ポテン
シャル障壁の高さを増加させることにより、電子がバレ
ー間散乱を受ける直前に有効ポテンシャル障壁の高さを
増加させて、電子の運動エネルギーを失わせ、これによ
り効果的にバレー間散乱を抑制することができるもので
ある。
【００２４】次に、図１に示す半導体装置の製造方法に
ついて説明する。まず、半絶縁性ＧａＡｓ基板５１の上
に、ｎ+ 型ＧａＡｓからなるコレクタコンタクト層５
２，ｎ型ＧａＡｓからなるコレクタ層５３，Ａｌx Ｇａ
1-x Ａｓ／ＧａＡｓからなるｐ型ＭＱＢ６０，ｐ+ 型Ｇ
ａＡｓからなるベース層５４，及びｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.
7 Ａｓからなるエミッタ層５５を、例えばＭＯＣＶＤ法
により順次エピタキシャル成長する。
ついて説明する。まず、半絶縁性ＧａＡｓ基板５１の上
に、ｎ+ 型ＧａＡｓからなるコレクタコンタクト層５
２，ｎ型ＧａＡｓからなるコレクタ層５３，Ａｌx Ｇａ
1-x Ａｓ／ＧａＡｓからなるｐ型ＭＱＢ６０，ｐ+ 型Ｇ
ａＡｓからなるベース層５４，及びｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.
7 Ａｓからなるエミッタ層５５を、例えばＭＯＣＶＤ法
により順次エピタキシャル成長する。
【００２５】この後、イオン注入技術を用いて絶縁部５
９を形成する工程、エッチング技術を用いて結晶成長層
５３，６０，５４，及び５５を所望の形状に成形する工
程、及びセルフアライン技術等を応用して電極５６，５
７，及び５８を形成する工程等を経て、図１に示す半導
体装置を得る。
９を形成する工程、エッチング技術を用いて結晶成長層
５３，６０，５４，及び５５を所望の形状に成形する工
程、及びセルフアライン技術等を応用して電極５６，５
７，及び５８を形成する工程等を経て、図１に示す半導
体装置を得る。
【００２６】現在のＭＯＣＶＤ法によれば、各成長層の
層厚をオングストローム単位で制御しながらエピタキシ
ャル成長させることができ、上述のように構成層の層厚
を精密に設定したＭＱＢを容易に形成することが可能で
ある。また、本実施例では、ＭＱＢを構成するＡｌx Ｇ
ａ1-x Ａｓ層のＡｌ組成比ｘは一定としているので、す
べてのＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層を同一の材料ガスの供給比
で結晶成長させればよく、制御が容易である。
層厚をオングストローム単位で制御しながらエピタキシ
ャル成長させることができ、上述のように構成層の層厚
を精密に設定したＭＱＢを容易に形成することが可能で
ある。また、本実施例では、ＭＱＢを構成するＡｌx Ｇ
ａ1-x Ａｓ層のＡｌ組成比ｘは一定としているので、す
べてのＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層を同一の材料ガスの供給比
で結晶成長させればよく、制御が容易である。
【００２７】このように本第１の実施例では、ＧａＡｓ
系ＨＢＴのベース層とコレクタ層との間に、それを構成
する半導体層の層厚をベース側からコレクタ側に向かっ
て順に薄くすることによって、その有効ポテンシャル障
壁の高さをベース層側からコレクタ層側に向かってコレ
クタ中を走行する電子のバレー間散乱の緩和時間より短
い周期で順に高くしたｐ型ＭＱＢを設けた構造としたか
ら、作製が容易で、コレクタを走行する電子のバレー間
散乱を抑制でき、電子の移動度を高く保って、電子のコ
レクタ走行時間を短縮することのできるＨＢＴを得るこ
とができる。
系ＨＢＴのベース層とコレクタ層との間に、それを構成
する半導体層の層厚をベース側からコレクタ側に向かっ
て順に薄くすることによって、その有効ポテンシャル障
壁の高さをベース層側からコレクタ層側に向かってコレ
クタ中を走行する電子のバレー間散乱の緩和時間より短
い周期で順に高くしたｐ型ＭＱＢを設けた構造としたか
ら、作製が容易で、コレクタを走行する電子のバレー間
散乱を抑制でき、電子の移動度を高く保って、電子のコ
レクタ走行時間を短縮することのできるＨＢＴを得るこ
とができる。
【００２８】なお、上記実施例では、ＭＱＢをその有効
ポテンシャル障壁の高さがベース層側からコレクタ層側
に向かってコレクタ中を走行する電子のバレー間散乱の
緩和時間より短い周期で順に高くなるように構成したも
のについて示したが、有効ポテンシャル障壁の高さの変
化の間隔が電子のバレー間散乱の緩和時間より短い周期
でない場合であっても、ＭＱＢの有効ポテンシャル障壁
の高さを上記ベース側からコレクタ側に向かって順に高
くした構成とすることにより、ベース・コレクタ間にバ
イアス電圧が加わった状態でも、電子に対する量子的有
効ポテンシャル障壁の変化を古典的に決まる伝導帯の変
化と比較して緩やかとでき、ベースとの境界近傍におけ
るコレクタ中の電界を緩和できるので、バレー間散乱は
生じにくくなり、バレー間散乱による移動度の低下によ
ってコレクタ走行時間が増加するのを抑制することがで
きるものである。
ポテンシャル障壁の高さがベース層側からコレクタ層側
に向かってコレクタ中を走行する電子のバレー間散乱の
緩和時間より短い周期で順に高くなるように構成したも
のについて示したが、有効ポテンシャル障壁の高さの変
化の間隔が電子のバレー間散乱の緩和時間より短い周期
でない場合であっても、ＭＱＢの有効ポテンシャル障壁
の高さを上記ベース側からコレクタ側に向かって順に高
くした構成とすることにより、ベース・コレクタ間にバ
イアス電圧が加わった状態でも、電子に対する量子的有
効ポテンシャル障壁の変化を古典的に決まる伝導帯の変
化と比較して緩やかとでき、ベースとの境界近傍におけ
るコレクタ中の電界を緩和できるので、バレー間散乱は
生じにくくなり、バレー間散乱による移動度の低下によ
ってコレクタ走行時間が増加するのを抑制することがで
きるものである。
【００２９】実施例２．次に本発明の第２の実施例によ
る半導体装置について説明する。本第２の実施例による
半導体装置は、ｎｐｎ型ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系ＨＢ
Ｔの、ｐ+ 型ＧａＡｓからなるベース層とｎ型ＧａＡｓ
からなるコレクタ層の間にＡｌx Ｇａ1-x ＡｓとＧａＡ
ｓの積層構造からなるｉ型ＭＱＢを設けたものである。
即ち、上記第１の実施例による半導体装置のｐ型ＭＱＢ
をｉ型ＭＱＢに置き換えたものである。
る半導体装置について説明する。本第２の実施例による
半導体装置は、ｎｐｎ型ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系ＨＢ
Ｔの、ｐ+ 型ＧａＡｓからなるベース層とｎ型ＧａＡｓ
からなるコレクタ層の間にＡｌx Ｇａ1-x ＡｓとＧａＡ
ｓの積層構造からなるｉ型ＭＱＢを設けたものである。
即ち、上記第１の実施例による半導体装置のｐ型ＭＱＢ
をｉ型ＭＱＢに置き換えたものである。
【００３０】図４は本第２の実施例において、ベース層
とコレクタ層の間に設けられるｉ型ＭＱＢのバンド構造
を示す図であり、図において、ｉ型ＭＱＢ３５は、ｉ型
Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層３６，及びｉ型ＧａＡｓ層３７を
複数層交互に積層した構造を有する。また、３８は電子
のフェルミレベル、３９はｉ型ＭＱＢ３５の電子に対す
る量子的有効ポテンシャル障壁の高さ、４０はｉ型Ａｌ
x Ｇａ1-x Ａｓ層３６の電子に対する古典的ポテンシャ
ル障壁の高さ、４１はｉ型ＭＱＢ３５の電子に対する量
子的有効ポテンシャル障壁のトータルの高さである。な
お、本第２の実施例においても、上記第１の実施例と同
様、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層，ＧａＡｓ層の層厚及び層数
を適切に設定することにより、ＭＱＢの量子的有効ポテ
ンシャル障壁の高さがベース層側からコレクタ層側に向
かって、コレクタ中を走行する電子のバレー間散乱の緩
和時間より短い周期で順に高くなるようにしている。
とコレクタ層の間に設けられるｉ型ＭＱＢのバンド構造
を示す図であり、図において、ｉ型ＭＱＢ３５は、ｉ型
Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層３６，及びｉ型ＧａＡｓ層３７を
複数層交互に積層した構造を有する。また、３８は電子
のフェルミレベル、３９はｉ型ＭＱＢ３５の電子に対す
る量子的有効ポテンシャル障壁の高さ、４０はｉ型Ａｌ
x Ｇａ1-x Ａｓ層３６の電子に対する古典的ポテンシャ
ル障壁の高さ、４１はｉ型ＭＱＢ３５の電子に対する量
子的有効ポテンシャル障壁のトータルの高さである。な
お、本第２の実施例においても、上記第１の実施例と同
様、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層，ＧａＡｓ層の層厚及び層数
を適切に設定することにより、ＭＱＢの量子的有効ポテ
ンシャル障壁の高さがベース層側からコレクタ層側に向
かって、コレクタ中を走行する電子のバレー間散乱の緩
和時間より短い周期で順に高くなるようにしている。
【００３１】次に動作について説明する。本第２の実施
例においても、上記第１の実施例と同様、ベース層とコ
レクタ層との間に、その量子的有効ポテンシャル障壁の
高さがベース層側からコレクタ層側に向かって順に高く
なるバンド構造を有するＭＱＢを設けているので、ベー
スとの境界近傍におけるコレクタ中の電界を緩和するこ
とができ、コレクタ走行時間を短縮することができる。
また、これも、上記第１の実施例と同様、ＭＱＢを構成
するＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層，ＧａＡｓ層の層厚及び層数
を適切に設定することにより、ＭＱＢの量子的有効ポテ
ンシャル障壁の高さが、コレクタ中を走行する電子のバ
レー間散乱の緩和時間より短い周期で順に高くなるよう
にしているので、バレー間散乱を効果的に抑制すること
ができ、電子の移動度を高く保って、電子のコレクタ走
行時間を短縮することができる。
例においても、上記第１の実施例と同様、ベース層とコ
レクタ層との間に、その量子的有効ポテンシャル障壁の
高さがベース層側からコレクタ層側に向かって順に高く
なるバンド構造を有するＭＱＢを設けているので、ベー
スとの境界近傍におけるコレクタ中の電界を緩和するこ
とができ、コレクタ走行時間を短縮することができる。
また、これも、上記第１の実施例と同様、ＭＱＢを構成
するＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層，ＧａＡｓ層の層厚及び層数
を適切に設定することにより、ＭＱＢの量子的有効ポテ
ンシャル障壁の高さが、コレクタ中を走行する電子のバ
レー間散乱の緩和時間より短い周期で順に高くなるよう
にしているので、バレー間散乱を効果的に抑制すること
ができ、電子の移動度を高く保って、電子のコレクタ走
行時間を短縮することができる。
【００３２】ところで、上記第１の実施例のように、コ
レクタにｐ型層が含まれているとコレクタ中にマイナス
空間電荷ができるため、コレクタ電流を増加させていく
とベースから注入される電子とマイナスの空間電荷との
加算によって空間的なマイナスの電荷量が高くなり、さ
らにコレクタ電流を増加させると、ついにはマイナスの
電荷がベース層中のそれと同等程度になり、等価的にコ
レクタ層の中にまでベース層が広がったことになる。こ
の現象はベース広がり効果（Kirk効果）と呼ばれ、この
Kirk効果が現れると、電子のベース走行時間が増加し、
最大遮断周波数ｆT が低下する。
レクタにｐ型層が含まれているとコレクタ中にマイナス
空間電荷ができるため、コレクタ電流を増加させていく
とベースから注入される電子とマイナスの空間電荷との
加算によって空間的なマイナスの電荷量が高くなり、さ
らにコレクタ電流を増加させると、ついにはマイナスの
電荷がベース層中のそれと同等程度になり、等価的にコ
レクタ層の中にまでベース層が広がったことになる。こ
の現象はベース広がり効果（Kirk効果）と呼ばれ、この
Kirk効果が現れると、電子のベース走行時間が増加し、
最大遮断周波数ｆT が低下する。
【００３３】一方、本第２の実施例においては、コレク
タに設けるＭＱＢをｐ型ではなくｉ型ＭＱＢ３５として
いる。ｐ型ＭＱＢの代わりにｉ型ＭＱＢを用いた本実施
例の場合、図４に示すように、電子のフェルミレベル３
８はエネルギーバンドの真中になり、電子に対する量子
的有効ポテンシャル障壁３９は、ｐ型ＭＱＢを用いた実
施例１に比較して低くなる。従って、電子に対する量子
的有効ポテンシャル障壁のトータルの高さ４１も同様に
低くなるが、ｉ型ＭＱＢ３５の中には理想的には空間電
荷が存在しないため、上述のベース広がり効果は起こり
にくく、高いコレクタ電流密度まで最大遮断周波数ｆT
を増加させることができる。
タに設けるＭＱＢをｐ型ではなくｉ型ＭＱＢ３５として
いる。ｐ型ＭＱＢの代わりにｉ型ＭＱＢを用いた本実施
例の場合、図４に示すように、電子のフェルミレベル３
８はエネルギーバンドの真中になり、電子に対する量子
的有効ポテンシャル障壁３９は、ｐ型ＭＱＢを用いた実
施例１に比較して低くなる。従って、電子に対する量子
的有効ポテンシャル障壁のトータルの高さ４１も同様に
低くなるが、ｉ型ＭＱＢ３５の中には理想的には空間電
荷が存在しないため、上述のベース広がり効果は起こり
にくく、高いコレクタ電流密度まで最大遮断周波数ｆT
を増加させることができる。
【００３４】このように本第２の実施例では、ＧａＡｓ
系ＨＢＴのベース層とコレクタ層との間に、その有効ポ
テンシャル障壁の高さがベース層側からコレクタ層側に
向かってコレクタ中を走行する電子のバレー間散乱の緩
和時間より短い周期で順に高くなるバンド構造を有する
ｉ型ＭＱＢを設けた構造としたから、コレクタを走行す
る電子のバレー間散乱を抑制でき、電子の移動度を高く
保って、電子のコレクタ走行時間を短縮することができ
るとともに、ベース広がり効果が現れないようになるの
で、コレクタ電流を高い電流密度まで増加させることが
でき、これにより高い最大遮断周波数ｆT を得ることが
できる効果がある。
系ＨＢＴのベース層とコレクタ層との間に、その有効ポ
テンシャル障壁の高さがベース層側からコレクタ層側に
向かってコレクタ中を走行する電子のバレー間散乱の緩
和時間より短い周期で順に高くなるバンド構造を有する
ｉ型ＭＱＢを設けた構造としたから、コレクタを走行す
る電子のバレー間散乱を抑制でき、電子の移動度を高く
保って、電子のコレクタ走行時間を短縮することができ
るとともに、ベース広がり効果が現れないようになるの
で、コレクタ電流を高い電流密度まで増加させることが
でき、これにより高い最大遮断周波数ｆT を得ることが
できる効果がある。
【００３５】なお、上記実施例では、ＭＱＢをその有効
ポテンシャル障壁の高さがベース層側からコレクタ層側
に向かってコレクタ中を走行する電子のバレー間散乱の
緩和時間における電子の空間的な移動距離より短い周期
で順に高くなるように構成したものについて示したが、
有効ポテンシャル障壁の高さの変化の間隔が電子のバレ
ー間散乱の緩和時間における電子の空間的な移動距離よ
り短い周期でない場合であっても、電子移動度の低下に
よるコレクタ走行時間の増加を抑制する効果があること
は上記第１の実施例と同様である。
ポテンシャル障壁の高さがベース層側からコレクタ層側
に向かってコレクタ中を走行する電子のバレー間散乱の
緩和時間における電子の空間的な移動距離より短い周期
で順に高くなるように構成したものについて示したが、
有効ポテンシャル障壁の高さの変化の間隔が電子のバレ
ー間散乱の緩和時間における電子の空間的な移動距離よ
り短い周期でない場合であっても、電子移動度の低下に
よるコレクタ走行時間の増加を抑制する効果があること
は上記第１の実施例と同様である。
【００３６】実施例３．上記第１，第２の実施例では、
ＭＱＢを構成するＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層をＡｌ組成比ｘ
は一定としてその層厚をベース側からコレクタ側に向か
って順に薄くすることによって、ＭＱＢの有効ポテンシ
ャル障壁の高さを上記ベース側からコレクタ側に向かっ
て順に高くしたが、ＭＱＢの有効ポテンシャル障壁の高
さは、ＭＱＢを構成するＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層のＡｌ組
成比ｘをベース側からコレクタ側に向かって順に高く
し、これによる古典的ポテンシャル障壁の高さの増加に
よっても変化させることが可能である。
ＭＱＢを構成するＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層をＡｌ組成比ｘ
は一定としてその層厚をベース側からコレクタ側に向か
って順に薄くすることによって、ＭＱＢの有効ポテンシ
ャル障壁の高さを上記ベース側からコレクタ側に向かっ
て順に高くしたが、ＭＱＢの有効ポテンシャル障壁の高
さは、ＭＱＢを構成するＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層のＡｌ組
成比ｘをベース側からコレクタ側に向かって順に高く
し、これによる古典的ポテンシャル障壁の高さの増加に
よっても変化させることが可能である。
【００３７】図５は本発明の第３の実施例において、ベ
ース層とコレクタ層の間に設けられるｐ型ＭＱＢのバン
ド構造を示す図であり、図において、ｐ型ＭＱＢ４５
は、ｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層４６，及びｐ型ＧａＡｓ
層４７を複数層交互に積層した構造を有する。また、４
８は電子のフェルミレベル、４９はｉ型ＭＱＢ２５の電
子に対する量子的有効ポテンシャル障壁の高さである。
ース層とコレクタ層の間に設けられるｐ型ＭＱＢのバン
ド構造を示す図であり、図において、ｐ型ＭＱＢ４５
は、ｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層４６，及びｐ型ＧａＡｓ
層４７を複数層交互に積層した構造を有する。また、４
８は電子のフェルミレベル、４９はｉ型ＭＱＢ２５の電
子に対する量子的有効ポテンシャル障壁の高さである。
【００３８】本第３の実施例では、ＭＱＢを構成するＡ
ｌx Ｇａ1-x Ａｓ層のＡｌ組成比ｘをベース側からコレ
クタ側に向かって数周期毎に順に高くし、これによる古
典的ポテンシャル障壁の高さの増加によってもＭＱＢの
量子的有効ポテンシャル障壁の高さを変化させる構成と
している。
ｌx Ｇａ1-x Ａｓ層のＡｌ組成比ｘをベース側からコレ
クタ側に向かって数周期毎に順に高くし、これによる古
典的ポテンシャル障壁の高さの増加によってもＭＱＢの
量子的有効ポテンシャル障壁の高さを変化させる構成と
している。
【００３９】図５において、例えば、第１周期，第２周
期及び第３周期のＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層４６のＡｌ組成
比ｘを０．１、第４周期，第５周期及び第６周期のＡｌ
x Ｇａ1-x Ａｓ層４６のＡｌ組成比ｘを０．３、第７周
期，第８周期及び第９周期のＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層４６
のＡｌ組成比ｘを０．５とし、ＭＱＢの古典的ポテンシ
ャル障壁の高さをベース側からコレクタ側に向かって順
に高くしている。また、本実施例では各周期毎にＡｌx
Ｇａ1-x Ａｓ層４６の層厚を変えることによってもＭＱ
Ｂのポテンシャル障壁の高さを変化させている。
期及び第３周期のＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層４６のＡｌ組成
比ｘを０．１、第４周期，第５周期及び第６周期のＡｌ
x Ｇａ1-x Ａｓ層４６のＡｌ組成比ｘを０．３、第７周
期，第８周期及び第９周期のＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層４６
のＡｌ組成比ｘを０．５とし、ＭＱＢの古典的ポテンシ
ャル障壁の高さをベース側からコレクタ側に向かって順
に高くしている。また、本実施例では各周期毎にＡｌx
Ｇａ1-x Ａｓ層４６の層厚を変えることによってもＭＱ
Ｂのポテンシャル障壁の高さを変化させている。
【００４０】次に動作について説明する。本第３の実施
例では、ＭＱＢを構成するＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層のＡｌ
組成比ｘをベース側からコレクタ側に向かって数周期毎
に順に高くし、これによる古典的ポテンシャル障壁の高
さの増加によってもＭＱＢの量子的有効ポテンシャル障
壁の高さを変化させているので、バイアス電圧ＶBCを加
えた状態におけるベース・コレクタ間の有効ポテンシャ
ル障壁の変化は、上記第１の実施例よりもさらに緩やか
になる。従って、ベース・コレクタ間の電界緩和は促進
され、バレー間散乱を受けにくくなり、電子はさらに高
速を保つことが可能となり、コレクタ走行時間を短縮で
きる。
例では、ＭＱＢを構成するＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層のＡｌ
組成比ｘをベース側からコレクタ側に向かって数周期毎
に順に高くし、これによる古典的ポテンシャル障壁の高
さの増加によってもＭＱＢの量子的有効ポテンシャル障
壁の高さを変化させているので、バイアス電圧ＶBCを加
えた状態におけるベース・コレクタ間の有効ポテンシャ
ル障壁の変化は、上記第１の実施例よりもさらに緩やか
になる。従って、ベース・コレクタ間の電界緩和は促進
され、バレー間散乱を受けにくくなり、電子はさらに高
速を保つことが可能となり、コレクタ走行時間を短縮で
きる。
【００４１】また、上記第１の実施例では、ｐ型ＭＱＢ
のＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層のＡｌ組成比ｘを０．３で一定
としているので、ベースからコレクタに注入される電子
にとっては第１周期のＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ層の有効ポ
テンシャル障壁が最初のポテンシャルバリアとなり、こ
のポテンシャルバリアが高すぎるので低いエネルギーし
か持たない電子はポテンシャルバリアを超えられず、電
子の注入効率が低下し、電流利得βを低下させる。しか
し、本第３の実施例では、上述のように、第１周期のＡ
ｌx Ｇａ1-x Ａｓ層のＡｌ組成比を、ｘ＝０．１と小さ
くすることにより、第１周期のＡｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓ層
の有効ポテンシャル障壁が最初のポテンシャルバリアと
なり、ポテンシャルバリアが低くなり、低いエネルギー
しか持たない電子もポテンシャルバリアを超えることが
でき、電子の注入効率の低下を抑制でき、電流利得βも
低下することはない。
のＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層のＡｌ組成比ｘを０．３で一定
としているので、ベースからコレクタに注入される電子
にとっては第１周期のＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ層の有効ポ
テンシャル障壁が最初のポテンシャルバリアとなり、こ
のポテンシャルバリアが高すぎるので低いエネルギーし
か持たない電子はポテンシャルバリアを超えられず、電
子の注入効率が低下し、電流利得βを低下させる。しか
し、本第３の実施例では、上述のように、第１周期のＡ
ｌx Ｇａ1-x Ａｓ層のＡｌ組成比を、ｘ＝０．１と小さ
くすることにより、第１周期のＡｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓ層
の有効ポテンシャル障壁が最初のポテンシャルバリアと
なり、ポテンシャルバリアが低くなり、低いエネルギー
しか持たない電子もポテンシャルバリアを超えることが
でき、電子の注入効率の低下を抑制でき、電流利得βも
低下することはない。
【００４２】このように本第３の実施例では、ＧａＡｓ
系ＨＢＴのベースとコレクタとの間に、該コレクタの一
部として、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層とＧａＡｓ層で構成さ
れ、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層のＡｌ組成比ｘを、ベース側
からコレクタ側に向かって順に高くすること、及びＡｌ
x Ｇａ1-x Ａｓ層の層厚をベース側からコレクタ側に向
かって順に薄くすることにより、その有効ポテンシャル
障壁の高さを上記ベース側からコレクタ側に向かって順
に高くしたＭＱＢ構造を備えた構成としたから、ベース
との境界近傍におけるコレクタ中の電界が緩和され、こ
れにより電子のバレー間散乱による電子の移動度の低下
が抑制されることにより、コレクタ走行時間を短縮する
ことができ、またベース側に配置されるＡｌx Ｇａ1-x
Ａｓ層のＡｌ組成比ｘを小さくして禁制帯幅を小さくす
ることにより、ベースからコレクタへの電子の注入効率
の低下を防止できる。
系ＨＢＴのベースとコレクタとの間に、該コレクタの一
部として、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層とＧａＡｓ層で構成さ
れ、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層のＡｌ組成比ｘを、ベース側
からコレクタ側に向かって順に高くすること、及びＡｌ
x Ｇａ1-x Ａｓ層の層厚をベース側からコレクタ側に向
かって順に薄くすることにより、その有効ポテンシャル
障壁の高さを上記ベース側からコレクタ側に向かって順
に高くしたＭＱＢ構造を備えた構成としたから、ベース
との境界近傍におけるコレクタ中の電界が緩和され、こ
れにより電子のバレー間散乱による電子の移動度の低下
が抑制されることにより、コレクタ走行時間を短縮する
ことができ、またベース側に配置されるＡｌx Ｇａ1-x
Ａｓ層のＡｌ組成比ｘを小さくして禁制帯幅を小さくす
ることにより、ベースからコレクタへの電子の注入効率
の低下を防止できる。
【００４３】なお、上記実施例では、ＭＱＢを構成する
Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層のＡｌ組成比ｘ及び層厚の両方を
変えるものについて示したが、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層の
Ａｌ組成比ｘのみを変えるようにしてもよいことは言う
までもない。
Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層のＡｌ組成比ｘ及び層厚の両方を
変えるものについて示したが、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層の
Ａｌ組成比ｘのみを変えるようにしてもよいことは言う
までもない。
【００４４】また、上記実施例では、ＭＱＢを構成する
各層の層厚は特に示さなかったが、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ
層とＧａＡｓ層との層厚及び層数を工夫して、コレクタ
中を走行する電子のバレー間散乱の緩和時間より短い周
期で有効ポテンシャル障壁の高さを変化させることによ
り、上記第１，第２の実施例と同様、電子のバレー間散
乱をより効果的に抑制することができ、電子の移動度を
高く保って、電子のコレクタ走行時間を短縮することが
できる。
各層の層厚は特に示さなかったが、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ
層とＧａＡｓ層との層厚及び層数を工夫して、コレクタ
中を走行する電子のバレー間散乱の緩和時間より短い周
期で有効ポテンシャル障壁の高さを変化させることによ
り、上記第１，第２の実施例と同様、電子のバレー間散
乱をより効果的に抑制することができ、電子の移動度を
高く保って、電子のコレクタ走行時間を短縮することが
できる。
【００４５】また、上記実施例では、ＭＱＢがｐ型であ
るものについて示したが、ＭＱＢをｉ型としてもよく、
この場合は、上記第２の実施例で説明したように、ベー
ス広がり効果を抑制することができ、コレクタ電流の電
流密度を高くすることができるので、最大遮断周波数ｆ
T を増加することができる効果がある。
るものについて示したが、ＭＱＢをｉ型としてもよく、
この場合は、上記第２の実施例で説明したように、ベー
ス広がり効果を抑制することができ、コレクタ電流の電
流密度を高くすることができるので、最大遮断周波数ｆ
T を増加することができる効果がある。
【００４６】実施例４．ところで、例えばＩＥＥＥ ト
ランザクションズ オン エレクトロン デバイス，３
５巻，４号，４０１頁〜４０４頁（IEEE TRANSACTIONS
ON ELECTRON DEVICE, VOL.35, NO.4, APRIL 1988）に
は、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系ＨＢＴにおいて、そのコ
レクタをｐ+ 型ベースに接する側から、ｉ型領域，ｐ+
型領域，及びｎ+ 型領域をこの順に配置した三層構造と
したものが開示されている。この文献に開示されたＨＢ
Ｔは、コレクタを上述のように三層構造とすることによ
り、コレクタ空乏層の殆どの領域を電子移動度の高いｉ
層とし、コレクタ走行速度を向上したものである。この
先行技術においては上記ｉ型領域は２０００オングスト
ローム程度の単一のＧａＡｓ層で構成されているが、こ
の単一のＧａＡｓ層の代わりに、その有効ポテンシャル
障壁の高さが上記ｐ+ 型ベース側から上記ｐ+型領域側
に向かって順に高くなるバンド構造を有するｉ型のＭＱ
Ｂを配置すれば、この領域での電界緩和が促進され、こ
れにより、バレー間散乱を抑制でき、コレクタ走行速度
をより向上することができる。なお、上記ｉ型のＭＱＢ
の有効ポテンシャル障壁の高さを上記ｐ+ 型ベース側か
ら上記ｐ+ 型領域側に向かって順に高くするための構造
としては、ＭＱＢを構成する半導体層の層厚を上記ｐ+
型ベース側から上記ｐ+ 型領域側に向かって順に薄くす
る、又はＭＱＢを構成する半導体層の禁制帯幅を上記ｐ
+ 型ベース側から上記ｐ+ 型領域側に向かって順に高く
する、あるいはこれら層厚と禁制帯幅の変化を組み合わ
せた構造の何れであってもよい。
ランザクションズ オン エレクトロン デバイス，３
５巻，４号，４０１頁〜４０４頁（IEEE TRANSACTIONS
ON ELECTRON DEVICE, VOL.35, NO.4, APRIL 1988）に
は、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系ＨＢＴにおいて、そのコ
レクタをｐ+ 型ベースに接する側から、ｉ型領域，ｐ+
型領域，及びｎ+ 型領域をこの順に配置した三層構造と
したものが開示されている。この文献に開示されたＨＢ
Ｔは、コレクタを上述のように三層構造とすることによ
り、コレクタ空乏層の殆どの領域を電子移動度の高いｉ
層とし、コレクタ走行速度を向上したものである。この
先行技術においては上記ｉ型領域は２０００オングスト
ローム程度の単一のＧａＡｓ層で構成されているが、こ
の単一のＧａＡｓ層の代わりに、その有効ポテンシャル
障壁の高さが上記ｐ+ 型ベース側から上記ｐ+型領域側
に向かって順に高くなるバンド構造を有するｉ型のＭＱ
Ｂを配置すれば、この領域での電界緩和が促進され、こ
れにより、バレー間散乱を抑制でき、コレクタ走行速度
をより向上することができる。なお、上記ｉ型のＭＱＢ
の有効ポテンシャル障壁の高さを上記ｐ+ 型ベース側か
ら上記ｐ+ 型領域側に向かって順に高くするための構造
としては、ＭＱＢを構成する半導体層の層厚を上記ｐ+
型ベース側から上記ｐ+ 型領域側に向かって順に薄くす
る、又はＭＱＢを構成する半導体層の禁制帯幅を上記ｐ
+ 型ベース側から上記ｐ+ 型領域側に向かって順に高く
する、あるいはこれら層厚と禁制帯幅の変化を組み合わ
せた構造の何れであってもよい。
【００４７】なお、上記第１〜第４の各実施例において
は、ＧａＡｓ及びＡｌＧａＡｓから構成されたＧａＡｓ
系ＨＢＴに適用したものについて説明したが、本発明は
基板としてＩｎＰを用いたＩｎＰ系ＨＢＴにも同様に適
用することができ、上記実施例と同様の効果を奏する。
この場合のＭＱＢは、ＩｎＰとＩｎＧａＡｓの多層構
造、又はＩｎＡｌＡｓとＩｎＧａＡｓの多層構造とする
ことが考えられる。
は、ＧａＡｓ及びＡｌＧａＡｓから構成されたＧａＡｓ
系ＨＢＴに適用したものについて説明したが、本発明は
基板としてＩｎＰを用いたＩｎＰ系ＨＢＴにも同様に適
用することができ、上記実施例と同様の効果を奏する。
この場合のＭＱＢは、ＩｎＰとＩｎＧａＡｓの多層構
造、又はＩｎＡｌＡｓとＩｎＧａＡｓの多層構造とする
ことが考えられる。
【００４８】また、シリコン（Ｓｉ）系のような、Ｇａ
Ａｓ系及びＩｎＰ系以外の材料からなるＨＢＴにも同様
に適用することができ、上記実施例と同様の効果を奏す
る。Ｓｉ系ＨＢＴに適用した場合のＭＱＢはＳｉ層とシ
リコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）層の多層構造とするこ
とが考えられる。
Ａｓ系及びＩｎＰ系以外の材料からなるＨＢＴにも同様
に適用することができ、上記実施例と同様の効果を奏す
る。Ｓｉ系ＨＢＴに適用した場合のＭＱＢはＳｉ層とシ
リコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）層の多層構造とするこ
とが考えられる。
【００４９】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ＨＢ
Ｔのベースとコレクタとの間に、該コレクタの一部とし
て、その有効ポテンシャル障壁の高さが上記ベース側か
らコレクタ側に向かって順に高くなるバンド構造を有す
るＭＱＢを備えた構成としたから、ベースとの境界近傍
におけるコレクタ中の電界が緩和され、電子のバレー間
散乱による電子の移動度の低下を抑制でき、コレクタ走
行時間を短縮することができる効果がある。
Ｔのベースとコレクタとの間に、該コレクタの一部とし
て、その有効ポテンシャル障壁の高さが上記ベース側か
らコレクタ側に向かって順に高くなるバンド構造を有す
るＭＱＢを備えた構成としたから、ベースとの境界近傍
におけるコレクタ中の電界が緩和され、電子のバレー間
散乱による電子の移動度の低下を抑制でき、コレクタ走
行時間を短縮することができる効果がある。
【００５０】また、この発明によれば、ＨＢＴのベース
とコレクタとの間に、該コレクタの一部として、それを
構成する複数の半導体層の層厚をベース側からコレクタ
側に向かって順に薄くすることにより、その有効ポテン
シャル障壁の高さを上記ベース側からコレクタ側に向か
って順に高くしたＭＱＢ構造を備えた構成としたから、
容易に作製可能な、ベースとの境界近傍におけるコレク
タ中の電界を緩和でき、コレクタ走行時間を短縮するこ
とができる半導体装置を得ることができる効果がある。
とコレクタとの間に、該コレクタの一部として、それを
構成する複数の半導体層の層厚をベース側からコレクタ
側に向かって順に薄くすることにより、その有効ポテン
シャル障壁の高さを上記ベース側からコレクタ側に向か
って順に高くしたＭＱＢ構造を備えた構成としたから、
容易に作製可能な、ベースとの境界近傍におけるコレク
タ中の電界を緩和でき、コレクタ走行時間を短縮するこ
とができる半導体装置を得ることができる効果がある。
【００５１】また、この発明によれば、ＨＢＴのベース
とコレクタとの間に、該コレクタの一部として、それを
構成する複数の半導体層をベース側からコレクタ側に向
かって順に禁制帯幅が高いものとすることにより、その
有効ポテンシャル障壁の高さを上記ベース側からコレク
タ側に向かって順に高くしたＭＱＢ構造を備えた構成と
したから、ベースとの境界近傍におけるコレクタ中の電
界が緩和され、これにより電子のバレー間散乱による電
子の移動度の低下が抑制されることにより、コレクタ走
行時間を短縮することができる効果があり、また上記複
数の半導体層のうちベース側に配置されるものの禁制帯
幅を小さくすることにより、ベースからコレクタへの電
子の注入効率の低下を防止できる効果がある。
とコレクタとの間に、該コレクタの一部として、それを
構成する複数の半導体層をベース側からコレクタ側に向
かって順に禁制帯幅が高いものとすることにより、その
有効ポテンシャル障壁の高さを上記ベース側からコレク
タ側に向かって順に高くしたＭＱＢ構造を備えた構成と
したから、ベースとの境界近傍におけるコレクタ中の電
界が緩和され、これにより電子のバレー間散乱による電
子の移動度の低下が抑制されることにより、コレクタ走
行時間を短縮することができる効果があり、また上記複
数の半導体層のうちベース側に配置されるものの禁制帯
幅を小さくすることにより、ベースからコレクタへの電
子の注入効率の低下を防止できる効果がある。
【００５２】また、この発明によれば、ＨＢＴのベース
とコレクタとの間に、該コレクタの一部として、それを
構成する複数の半導体層の層厚及び層数を適切に設定す
ることにより、その有効ポテンシャル障壁の高さをコレ
クタ中を走行する電子のバレー間散乱の緩和時間中の移
動距離より短い周期で上記ベース側からコレクタ側に向
かって順に高くしたＭＱＢ構造を備えた構成としたか
ら、効果的に電子のバレー間散乱が抑制され、電子の移
動度の低下が抑制されることにより、コレクタ走行時間
を短縮することができる効果がある。
とコレクタとの間に、該コレクタの一部として、それを
構成する複数の半導体層の層厚及び層数を適切に設定す
ることにより、その有効ポテンシャル障壁の高さをコレ
クタ中を走行する電子のバレー間散乱の緩和時間中の移
動距離より短い周期で上記ベース側からコレクタ側に向
かって順に高くしたＭＱＢ構造を備えた構成としたか
ら、効果的に電子のバレー間散乱が抑制され、電子の移
動度の低下が抑制されることにより、コレクタ走行時間
を短縮することができる効果がある。
【００５３】また、この発明によれば、ＨＢＴのベース
とコレクタとの間に、該コレクタの一部として、その有
効ポテンシャル障壁の高さが上記ベース側からコレクタ
側に向かって順に高くなるバンド構造を有するｉ型のＭ
ＱＢ構造を備えた構成としたから、ベースとの境界近傍
におけるコレクタ中の電界が緩和され、電子のバレー間
散乱による電子の移動度の低下を抑制でき、コレクタ走
行時間を短縮することができるとともに、ベース拡がり
効果を抑制でき、高い最大遮断周波数ｆT を得ることが
できる効果がある。
とコレクタとの間に、該コレクタの一部として、その有
効ポテンシャル障壁の高さが上記ベース側からコレクタ
側に向かって順に高くなるバンド構造を有するｉ型のＭ
ＱＢ構造を備えた構成としたから、ベースとの境界近傍
におけるコレクタ中の電界が緩和され、電子のバレー間
散乱による電子の移動度の低下を抑制でき、コレクタ走
行時間を短縮することができるとともに、ベース拡がり
効果を抑制でき、高い最大遮断周波数ｆT を得ることが
できる効果がある。
【図１】この発明の第１の実施例による半導体装置を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】第１の実施例において用いられるｐ型ＭＱＢの
バンド構造を示す図である。
バンド構造を示す図である。
【図３】第１の実施例による半導体装置の動作状態にお
けるバンド構造を示す図である。
けるバンド構造を示す図である。
【図４】この発明の第２の実施例において用いられるｉ
型ＭＱＢのバンド構造を示す図である。
型ＭＱＢのバンド構造を示す図である。
【図５】この発明の第３の実施例において用いられるｐ
型ＭＱＢのバンド構造を示す図である。
型ＭＱＢのバンド構造を示す図である。
【図６】従来のヘテロバイポーラトランジスタを示す断
面図である。
面図である。
【図７】従来のヘテロバイポーラトランジスタの動作状
態におけるバンド構造を示す図である。
態におけるバンド構造を示す図である。
２１ ｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓエミッタ層 ２２ ｐ+ 型ＧａＡｓベース層 ２３ ｎ型ＧａＡｓコレクタ層の下部 ２４ ｎ+ 型ＧａＡｓコレクタコンタクト層 ２５ ｐ型ＭＱＢ ２６ ｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層 ２７ ｐ型ＧａＡｓ層 ２８ ｐ型ＭＱＢにおける電子のフェルミレベル ２９ 電子に対する量子的有効ポテンシャル障壁 ３０ 電子に対する古典的ポテンシャル障壁の高さ ３１ 電子に対する量子的ポテンシャル障壁のトータル
の高さ ３５ ｉ型ＭＱＢ ３６ ｉ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層 ３７ ｉ型ＧａＡｓ層 ３８ ｉ型ＭＱＢにおける電子のフェルミレベル ３９ 電子に対する量子的有効ポテンシャル障壁 ４０ 電子に対する古典的ポテンシャル障壁の高さ ４１ 電子に対する量子的ポテンシャル障壁のトータル
の高さ ４５ ｐ型ＭＱＢ ４６ ｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層 ４７ ｐ型ＧａＡｓ層 ４８ ｐ型ＭＱＢにおける電子のフェルミレベル ４９ 電子に対する有効ポテンシャル障壁（量子的） ５１ 半絶縁性ＧａＡｓ基板 ５２ ｎ+ 型ＧａＡｓコレクタコンタクト層 ５３ ｎ型ＧａＡｓコレクタ層 ５４ ｐ+ 型ＧａＡｓベース層 ５５ ｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓエミッタ層 ５６ コレクタ電極 ５７ ベース電極 ５８ エミッタ電極 ５９ イオン注入による絶縁部 ６０ ＭＱＢ
の高さ ３５ ｉ型ＭＱＢ ３６ ｉ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層 ３７ ｉ型ＧａＡｓ層 ３８ ｉ型ＭＱＢにおける電子のフェルミレベル ３９ 電子に対する量子的有効ポテンシャル障壁 ４０ 電子に対する古典的ポテンシャル障壁の高さ ４１ 電子に対する量子的ポテンシャル障壁のトータル
の高さ ４５ ｐ型ＭＱＢ ４６ ｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層 ４７ ｐ型ＧａＡｓ層 ４８ ｐ型ＭＱＢにおける電子のフェルミレベル ４９ 電子に対する有効ポテンシャル障壁（量子的） ５１ 半絶縁性ＧａＡｓ基板 ５２ ｎ+ 型ＧａＡｓコレクタコンタクト層 ５３ ｎ型ＧａＡｓコレクタ層 ５４ ｐ+ 型ＧａＡｓベース層 ５５ ｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓエミッタ層 ５６ コレクタ電極 ５７ ベース電極 ５８ エミッタ電極 ５９ イオン注入による絶縁部 ６０ ＭＱＢ
Claims (10)
- 【請求項１】 ヘテロ接合バイポーラトランジスタ構造
を有する半導体装置において、 ベースとコレクタとの間に、該コレクタの一部として、
その有効ポテンシャル障壁の高さが上記ベース側からコ
レクタ側に向かって順に高くなるバンド構造を有する多
重量子障壁構造を備えたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置において、 上記多重量子障壁構造は、これを構成する半導体層の層
厚をベース側からコレクタ側に向かって順に薄くするこ
とにより、その有効ポテンシャル障壁の高さを上記ベー
ス側からコレクタ側に向かって順に高くしたものである
ことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の半導体装置において、 上記多重量子障壁構造は、これを構成する半導体層をベ
ース側からコレクタ側に向かって順に禁制帯幅の大きい
ものとすることにより、その有効ポテンシャル障壁の高
さを上記ベース側からコレクタ側に向かって順に高くし
たものであることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の半導体装置において、 上記多重量子障壁構造は、これを構成する半導体層の層
厚及び層数を、その有効ポテンシャル障壁の高さがコレ
クタ中を走行する電子のバレー間散乱の緩和時間中の移
動距離より短い周期で変化するように調整したものであ
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
載の半導体装置において、 上記多重量子障壁構造は、上記ベースと同じ導電型であ
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項６】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
載の半導体装置において、 上記多重量子障壁構造は、ｉ型であることを特徴とする
半導体装置。 - 【請求項７】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
載の半導体装置において、 上記コレクタはベースと接する側からｉ型領域，ｐ+ 型
領域，及びｎ型領域が順に配置された構造を有し、上記
ｉ型領域が上記多重量子障壁構造であることを特徴とす
る半導体装置。 - 【請求項８】 請求項１ないし請求項７のいずれかに記
載の半導体装置において、 上記半導体装置はＧａＡｓ系ヘテロバイポーラトランジ
スタであり、上記多重量子障壁構造はＧａＡｓとＡｌＧ
ａＡｓの積層構造からなることを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項９】 請求項１ないし請求項７のいずれかに記
載の半導体装置において、 上記半導体装置はＩｎＰ系ヘテロバイポーラトランジス
タであり、上記多重量子障壁構造はＩｎＧａＡｓとＩｎ
ＡｌＡｓまたはＩｎＧａＡｓとＩｎＰの積層構造からな
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１０】 請求項１ないし請求項７のいずれかに
記載の半導体装置において、 上記半導体装置はＳｉ系ヘテロバイポーラトランジスタ
であり、上記多重量子障壁構造はＳｉとＳｉＧｅの積層
構造からなることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5044867A JPH06260493A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 半導体装置 |
| EP94102971A EP0614227A3 (en) | 1993-03-05 | 1994-02-28 | Heterojunction bipolar transistor. |
| US08/202,583 US5414273A (en) | 1993-03-05 | 1994-02-28 | Heterojunction bipolar transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5044867A JPH06260493A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06260493A true JPH06260493A (ja) | 1994-09-16 |
Family
ID=12703452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5044867A Pending JPH06260493A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 半導体装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5414273A (ja) |
| EP (1) | EP0614227A3 (ja) |
| JP (1) | JPH06260493A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6737684B1 (en) | 1998-02-20 | 2004-05-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Bipolar transistor and semiconductor device |
| US6903387B2 (en) | 2002-12-26 | 2005-06-07 | Sony Corporation | Semiconductor device |
| JP2007503710A (ja) * | 2003-08-22 | 2007-02-22 | ザ ボード オブ トラスティース オブ ザ ユニバーシティ オブ イリノイ | 半導体素子及び方法 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08115921A (ja) * | 1994-10-17 | 1996-05-07 | Mitsubishi Electric Corp | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ，及びその製造方法 |
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