JPH0665217B2 - Transistor - Google Patents

Transistor

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JPH0665217B2
JPH0665217B2 JP2571182A JP2571182A JPH0665217B2 JP H0665217 B2 JPH0665217 B2 JP H0665217B2 JP 2571182 A JP2571182 A JP 2571182A JP 2571182 A JP2571182 A JP 2571182A JP H0665217 B2 JPH0665217 B2 JP H0665217B2
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semiconductor
layer
base
emitter
energy gap
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恵一 大畑
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    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types 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
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/73Bipolar junction transistors
    • H01L29/737Hetero-junction transistors
    • H01L29/7371Vertical transistors
    • H01L29/7376Resonant tunnelling transistors

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体結晶中に少数キャリアを注入,走行さ
せて動作する半導体装置、具体的にはバイポーラトラン
ジスタ等における新規な構造に関する。
The present invention relates to a semiconductor device that operates by injecting and running minority carriers in a semiconductor crystal, specifically, a novel structure in a bipolar transistor or the like.

現在高周波用のバイポーラトランジスタは、専らSiのnp
nトランジスタが実用化されている。ここで高周波特性
を制限している大きな要素は、ベース拡がり抵抗の大き
なことであり、これを減少し、高周波特性を向上させる
ことが望まれている。またGaAs,InAs等のIII−V化合物
半導体は電子移動度が大きいので、バイポーラトランジ
スタに応用し、Siトランジスタより高速性を向上させる
ことが考えられる。しかしながら、III−V化合物半導
体においては、正孔の移動度が小さいので、従来のSiト
ランジスタと同様な構造ではベース抵抗がさらに大きく
なり、III−V化合物半導体を用いたからといって、高
周波特性が向上しない可能性が大きいものと考えられ
る。ベース抵抗を小さくする手段はベースのキャリア濃
度を増加させるか、あるいはベース幅を大きくすること
である。しかしながら、ベース濃度を増加させると、エ
ミッタ注入効率を減じないためにエミッタのキャリア密
度すなわち不純物濃度をそれ以上に増加させる必要があ
り、ベース−エミッタ逆耐圧の点から、むやみにベース
濃度を増加させることはできない。たベース幅を大きく
することは高周波特性の劣化をもたらす。したがって従
来構造のバイポーラトランジスタでは、高周波特性を損
わずに、ベース拡がり抵抗を効果的に減ずることはでき
ない。
At present, bipolar transistors for high frequencies are exclusively Si np
n-transistors are in practical use. Here, a large factor limiting the high frequency characteristics is a large base spreading resistance, and it is desired to reduce this and improve the high frequency characteristics. In addition, since III-V compound semiconductors such as GaAs and InAs have a high electron mobility, it can be applied to a bipolar transistor to improve the speed of operation compared to a Si transistor. However, in the III-V compound semiconductor, since the mobility of holes is small, the base resistance is further increased in the structure similar to that of the conventional Si transistor, and even if the III-V compound semiconductor is used, the high frequency characteristics are high. It is considered that there is a high possibility that it will not improve. The means for reducing the base resistance is to increase the carrier concentration of the base or increase the base width. However, if the base concentration is increased, it is necessary to increase the carrier density of the emitter, that is, the impurity concentration, in order not to reduce the emitter injection efficiency, and the base concentration is unnecessarily increased from the viewpoint of the reverse breakdown voltage of the base-emitter. It is not possible. Increasing the base width causes deterioration of high frequency characteristics. Therefore, in the bipolar transistor having the conventional structure, the base spreading resistance cannot be effectively reduced without impairing the high frequency characteristics.

本発明は、以上述べた様に従来素子では実現不可能であ
ったベース拡がり抵抗の大きな減少をもたらすととも
に、ベース拡がり抵抗を減じた効果以上に高周波特性の
向上をもたらす新規な構造のバイポーラトランジスタを
提供するものである。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention provides a bipolar transistor having a novel structure, which brings about a large reduction in base spreading resistance, which is not possible with conventional devices, and improves the high frequency characteristics more than the effect of reducing the base spreading resistance. It is provided.

本発明のバイポーラトランジスタは、第1図にその熱平
衡状態におけるエネルギーバンド状態図を示すように、
第1の半導体のp型層12Aと第2の半導体のp型層12Bと
が交互に繰り返して構成されたベース12を備え、前記第
1の半導体のエネルギーギャップは前記第2の半導体の
エネルギーギャップよりも大きく、また、前記第1の半
導体の電子親和力とエネルギーギャップの和が、前記第
2の半導体の電子親和力とエネルギーギャップの和とほ
ぼ同等であり、エミッタ11の半導体のバンドギャップは
前記第2の半導体のバンドギャップ以上であり、かつ、
前記第1の半導体の各層の厚さが電子がトンネル効果で
前記各層を通過できるように充分薄くしたことを特徴と
するものである。第1の半導体層12Aは第2の半導体層1
2Bの電子に対しポテンシャル障壁をなす。また第1図中
,EおよびEは、それぞれ伝導帯,フェルミレベ
ル,および価電子帯のエネルギーレベルを表わし、11は
エミッタ、13はコレクタである。本発明のバイポーラト
ランジスタにおいて、ベースに注入された電子は、第1
の半導体のp型層12Aはトンネル効果によって速かに移
動し、第2の半導体のp型層は通常のバイポーラトラン
ジスタと同様に拡散で走行する。トンネル効果による走
行時間は極めて短く無視できるから、ベース内走行時間
を増加させないで、第1の半導体のp型層の分だけベー
ス抵抗を減ずることができる。それのみならず、第2の
半導体のp型層12Bの単位層の厚さを薄くし、各層の繰
返し数を適当に多くすることによって、従来素子よりベ
ース拡がり抵抗を大きく低減させたことはもちろん、ベ
ース走行時間も短縮した、高周波特性を大きく向上させ
ることができる。
The bipolar transistor of the present invention has an energy band phase diagram in its thermal equilibrium state shown in FIG.
The base 12 includes a p-type layer 12A of a first semiconductor and a p-type layer 12B of a second semiconductor, which are alternately repeated. The energy gap of the first semiconductor is equal to the energy gap of the second semiconductor. And the sum of the electron affinity and the energy gap of the first semiconductor is substantially equal to the sum of the electron affinity and the energy gap of the second semiconductor, and the band gap of the semiconductor of the emitter 11 is the first. 2 or more of the band gap of the semiconductor, and
The thickness of each layer of the first semiconductor is sufficiently thin so that electrons can pass through each layer by a tunnel effect. The first semiconductor layer 12A is the second semiconductor layer 1
It forms a potential barrier for 2B electrons. In FIG. 1, E C , E F, and E V represent energy levels in the conduction band, Fermi level, and valence band, respectively, and 11 is an emitter and 13 is a collector. In the bipolar transistor of the present invention, the electrons injected into the base are the first
The semiconductor p-type layer 12A rapidly moves due to the tunnel effect, and the second semiconductor p-type layer 12 travels by diffusion like a normal bipolar transistor. Since the transit time due to the tunnel effect is extremely short and can be ignored, the base resistance can be reduced by the amount of the p-type layer of the first semiconductor without increasing the transit time in the base. Not only that, but the thickness of the unit layer of the p-type layer 12B of the second semiconductor is made thin and the number of repetitions of each layer is appropriately increased, so that the base spreading resistance is greatly reduced as compared with the conventional element. In addition, the base traveling time is shortened, and the high frequency characteristics can be greatly improved.

また、本発明においてベース内を走行する少数キャリア
が正孔の場合には、第2図に示すように第1の半導体の
n型層22Aと第2の半導体のn型層22Bとが交互に繰り返
して構成されたベース22を備え、前記第1の半導体のエ
ネルギーギャップは前記第2の半導体のエネルギーギャ
ップよりも大きく、また、前記第1の半導体の電子親和
力が、前記第2の半導体の電子親和力とほぼ同等であ
り、エミッタ21の半導体のバンドギャップは前記第2の
半導体のバンドギャップ以上であり、かつ、前記第1の
半導体の各層の厚さが正孔がトンネル効果で前記各層を
通過できるように充分薄くしたことを特徴とするもので
ある。第1の半導体層22Aは第2の半導体層22Bの正孔に
対しポテンシャル障壁をなす。ここで21はエミッタ、23
はコレクタである。
Further, in the present invention, when the minority carriers traveling in the base are holes, as shown in FIG. 2, the n-type layer 22A of the first semiconductor and the n-type layer 22B of the second semiconductor alternate. An energy gap of the first semiconductor is larger than an energy gap of the second semiconductor, and an electron affinity of the first semiconductor is larger than that of the second semiconductor. It is almost equal to the affinity, the band gap of the semiconductor of the emitter 21 is greater than or equal to the band gap of the second semiconductor, and the thickness of each layer of the first semiconductor is such that holes pass through each layer by tunnel effect. It is characterized by being made sufficiently thin so that it can be made. The first semiconductor layer 22A forms a potential barrier against holes in the second semiconductor layer 22B. Where 21 is the emitter and 23
Is a collector.

次に本発明の具体例を説明し、本発明のトランジスタの
動作および効果について詳述する。第1の例では、ベー
スを構成する第1の半導体の単位のP+層11Aは、有効ア
クセプタ密度1×1018cm-3厚さ50ÅのGa0.7Al0.3As層、
第2の半導体の単位のp+層11Bは有効アクセプタ密度1
×1018cm-3厚さ50ÅのGaAs層である。エミッタ11は有効
ドナー密度2×1018cm-3のn+−GaAs、コレクタは有効ド
ナー密度1×1015cm-3のn-−GaAsで構成される。第3図
は本トランジスタの構造の一例を示すものであり、31は
エミッタ電極、32はベース電極であり、トランジスタの
主体はコレクタ領域を兼ねるn+−GaAs基板33上に形成さ
れる。34はコレクタ電極である。11,12および13の多層
結晶は例えば分子線エピタキシ(MBE)によって成長で
きる。本トランジスタの熱平衡状態におけるエネルギー
バンド状態図は第4図(a)であり、各電極にバイアスし
てトランジスタ動作させたときの状態図が第4図(b)で
ある。ここで黒丸は電子を、白丸は正孔を表わす。ベー
スの第1の半導体のGa0.7Al0.3Asは、第2の半導体のGa
Asよりエネルギーギャップは約0.4eV大きく、電子親和
力は約0.4eV小さい。したがって、ベースには伝導帯に
ポテンシャルウェルの繰返しができている。熱平衡状態
においては、エミッタ−ベース接合のp−n接合による
接触電位差(Built−in Potential)によって、ベース
の伝導帯のポテンシャルウェルの底、すなわちP+−GaAs
12Bの伝導帯は、エミッタ11の伝導体よりエネルギーが
大きく、ベースに電子は注入されない。次に第3図(b)
のようにベースに順バイアスすれば、前記p+−GaAsの伝
導帯とエミッタの伝導帯のエネルギー差が減少し、また
p+−GaAlAs層12Aが充分薄いので、エミッタ中の電子の
うち、ベースの伝導帯のポテンシャルウェルの底より大
きいエネルギーを有する電子は、トンネル効果によりp+
−GaAlAs層の障壁を遷移して電子がベースに注入され
る。注入された電子は次々とp+−GaAlAs層12Aはトンネ
ル効果で、p+−GaAs層12B中は拡散でベース中をコレク
タ側へ移動し、ベース−コレクタ接合に達すれば接合の
電界によりコレクタに集められコレクタ電流が流れる。
トランジスタ動作すなわちコレクタ電流の変調は、ベー
ス−エミッタ間の微小電位変位によってエミッタからベ
ースへの電子の注入量を変化して行われる。
Next, specific examples of the present invention will be described, and the operation and effects of the transistor of the present invention will be described in detail. In the first example, the P + layer 11A of the first semiconductor unit that constitutes the base is a Ga 0.7 Al 0.3 As layer having an effective acceptor density of 1 × 10 18 cm -3 and a thickness of 50 Å,
The p + layer 11B of the second semiconductor unit has an effective acceptor density of 1
× 10 18 cm -3 It is a 50 Å thick GaAs layer. The emitter 11 is composed of n + -GaAs having an effective donor density of 2 × 10 18 cm −3 , and the collector is composed of n -GaAs having an effective donor density of 1 × 10 15 cm −3 . FIG. 3 shows an example of the structure of this transistor. 31 is an emitter electrode, 32 is a base electrode, and the main body of the transistor is formed on an n + -GaAs substrate 33 which also serves as a collector region. 34 is a collector electrode. Multilayer crystals of 11, 12 and 13 can be grown, for example, by molecular beam epitaxy (MBE). The energy band state diagram of this transistor in the thermal equilibrium state is shown in FIG. 4 (a), and the state diagram when the transistor is operated by biasing each electrode is shown in FIG. 4 (b). Here, black circles represent electrons and white circles represent holes. Ga 0.7 Al 0.3 As of the first semiconductor of the base is Ga 0.7 Al 0.3 As of the second semiconductor.
The energy gap is about 0.4 eV larger than As, and the electron affinity is about 0.4 eV smaller. Therefore, potential wells are repeated in the conduction band in the base. In the thermal equilibrium state, the bottom of the potential well of the conduction band of the base, that is, P + -GaAs, is caused by the contact-potential difference (Built-in Potential) of the pn junction of the emitter-base junction.
The conduction band of 12B has a higher energy than the conductor of the emitter 11, and electrons are not injected into the base. Next, Fig. 3 (b)
Forward biasing the base reduces the energy difference between the conduction band of the p + -GaAs and the conduction band of the emitter, and
Since the p + -GaAlAs layer 12A is sufficiently thin, electrons having a larger energy than the bottom of the potential well of the conduction band of the base among the electrons in the emitter are p + due to the tunnel effect.
Electrons are injected into the base through the barrier of the GaAlAs layer. The injected electrons successively move to the collector side in the base by diffusion in the p + -GaAlAs layer 12A and in the p + -GaAs layer 12B by diffusion, and when they reach the base-collector junction, they become collector by the electric field of the junction. Collected and collector current flows.
The transistor operation, that is, the modulation of the collector current, is performed by changing the injection amount of electrons from the emitter to the base due to the minute potential displacement between the base and the emitter.

以上の動作原理から明らかなように、本発明のトランジ
スタにおいては、電子が第1の半導体のp+層を通過する
時間は短く、電子のベース内走行時間の増加にはほとん
ど寄与しないから、従来のトランジスタと比較して走行
時間を増加させずに第1の半導体のp+層の分だけベース
抵抗が減少する。特に第2の半導体のp+層を薄くして繰
返し数を大きくするほどこの効果は大きい。ここでベー
スにおけるかかる伝導帯のポテンシャルウェルを実現す
るためには、第1の半導体のエネルギーギャップが第2
の半導体の該値よりも大きいことが必要であるが、かつ
該ポテンシャルウェルの底が平坦で、電子の走行が速や
かとなるためには、第1の半導体の電子親和力とエネル
ギーギャップの和が第2の半導体の該値とほぼ同等であ
る、すなわち両者のエネルギーギャップの差がほぼ電子
親和力の差であることが望ましい。この点を考慮して前
記実施例では、第1の半導体としてGa0.7Al0.3As、第2
の半導体としてGaAsを用いている。
As is clear from the above operation principle, in the transistor of the present invention, the time for which an electron passes through the p + layer of the first semiconductor is short and it hardly contributes to the increase of the transit time of the electron in the base. The base resistance is reduced by the p + layer of the first semiconductor without increasing the transit time as compared with the transistor of FIG. In particular, the thinner the p + layer of the second semiconductor and the larger the number of repetitions, the greater the effect. Here, in order to realize such a conduction band potential well in the base, the energy gap of the first semiconductor is set to the second
It is necessary that the sum of the electron affinity and the energy gap of the first semiconductor be the first value in order that the potential well has a flat bottom and the electrons travel quickly. It is desirable that the value is substantially equal to the value of the semiconductor of No. 2, that is, the difference in the energy gap between the two is substantially the difference in electron affinity. Considering this point, in the above embodiment, the first semiconductor is Ga 0.7 Al 0.3 As, and the second semiconductor is Ga 0.7 Al 0.3 As.
GaAs is used as the semiconductor.

次に第2の実施例として、さらに本発明のトランジスタ
の効果を大なるものとする構造について説明する。第5
図の熱平衡状態のエネルギーバンド状態図に示すよう
に、本例ではベース領域の第1の半導体として、電子親
和力とエネルギーギャップの和が第2の半導体の該値よ
り小さい材料を用い、かつ該値の差に応じて第1の半導
体のp+層のドーピングレベルを第2の半導体のp+層のド
ーピングレベルより大きくする。ここでエミッタの半導
体は第2の半導体と同じであるので、第1の半導体のp+
層のドーピングレベルを大きくしても、エミッタ注入効
率は減少しないのでベース抵抗をさらに低減できる。本
例の場合は、例えば前記第1の実施例の第1の半導体の
GaAlAsに変えて、Sbを少し加えたGaAlAsSbを用いれば良
い。またエミッタには第6図に示すように、ベースの第
1の半導体はもちろん、第2の半導体よりもエネルギー
ギャップと電子親和力の和の大きい半導体を用いれば正
孔のエミッタへの注入を極めて小さくすることができ
る。したがってエミッタ注入効率をほぼ1に保ったまま
エミッタの不純物のドーピングレベルを下げ、かつベー
スの第2の半導体のp+層のドーピングレベルをも増加で
きるので、エミッタ接合容量を小さく、ベース抵抗をさ
らに小さくでき、高周波特性は大きく向上する。具体的
にはエミッタとして前記実施例のGaAsに代えてZnSe等を
用いれば良い。また、ベースの第2の半導体のp+層内の
電子の走行時間を短縮して、ベース走行時間をさらに短
縮するためには、第7図に示すようにベース中の各p+
のドーピングレベルをエミッタ側からコレクタ側へ漸次
減少させる。そうすればベース内にエミッタからコレク
タ方向に電界が生じ、注入された電子がこの電界によっ
て加速されベース走行時間がさらに減少する。
Next, as a second embodiment, a structure for further enhancing the effect of the transistor of the present invention will be described. Fifth
As shown in the energy band state diagram of the thermal equilibrium state in the figure, in this example, as the first semiconductor of the base region, a material having a sum of electron affinity and energy gap smaller than the value of the second semiconductor is used, and The doping level of the p + layer of the first semiconductor is made higher than the doping level of the p + layer of the second semiconductor according to Here, the semiconductor of the emitter is the same as the second semiconductor, so p + of the first semiconductor is
Even if the doping level of the layer is increased, the emitter injection efficiency is not reduced, so that the base resistance can be further reduced. In the case of this example, for example, in the first semiconductor of the first embodiment,
Instead of GaAlAs, GaAlAsSb with a little Sb added may be used. Further, as shown in FIG. 6, as the emitter, by using not only the first semiconductor of the base but also the semiconductor of which the sum of energy gap and electron affinity is larger than that of the second semiconductor, the injection of holes into the emitter is extremely small. can do. Therefore, the doping level of the impurity of the emitter can be lowered and the doping level of the p + layer of the second semiconductor of the base can be increased while keeping the emitter injection efficiency at about 1, so that the emitter junction capacitance is reduced and the base resistance is further reduced. It can be made small and the high frequency characteristics are greatly improved. Specifically, ZnSe or the like may be used as the emitter instead of GaAs in the above embodiment. Further, in order to further shorten the transit time of electrons in the p + layer of the second semiconductor of the base and further reduce the transit time of the base, as shown in FIG. 7, doping of each p + layer in the base is performed. The level is gradually reduced from the emitter side to the collector side. Then, an electric field is generated in the base in the direction from the emitter to the collector, and the injected electrons are accelerated by this electric field to further reduce the base transit time.

次に本発明において、ベースでの少数キャリアが正孔で
ある場合、すなわちpnp型トランジスタの例について説
明する。ベースの第1の半導体のn+層22Aとしてn+−GaA
s、第2の半導体のn+層22Bとしてn+−Geを用いる。ここ
でGaAsはGeよりエネルギーギャップは約0.6eV大きく、
かつ電子親和力は同等であるので第2図に示すようなベ
ースでの価電子帯の正孔に対するポテンシャルウェルが
形成される。またエミッタはp+−Ge、コレクタはp-−Ge
を用いることができる。ここでベースの第1の半導体の
GaAsに代えて、Inを少し加えたGaInAsを用いると第2の
半導体のGeより電子親和力が大きくなるので、第1の半
導体のn+層のドーピングレベルを大きくすることができ
る。またエミッタのn+−Geに代えて電子親和力の小さい
GaAlAsを用いれば電子のベースからエミッタへの注入を
極めて小さくすることができる。またベースの各n+層の
ドーピングレベルをエミッタ側からコレクタ側へ漸次減
少されればベース走行時間の短縮に効果のあることはnp
nトランジスタの場合と同様である。
Next, in the present invention, a case where the minority carrier at the base is a hole, that is, an example of a pnp type transistor will be described. N + −GaA as the n + layer 22A of the first semiconductor of the base
s, n + -Ge is used as the n + layer 22B of the second semiconductor. Here, the energy gap of GaAs is about 0.6 eV larger than that of Ge,
Further, since the electron affinities are the same, a potential well for holes in the valence band at the base is formed as shown in FIG. The emitter is p + −Ge and the collector is p −Ge.
Can be used. Where the base of the first semiconductor
If GaInAs with a small amount of In added is used instead of GaAs, the electron affinity becomes larger than that of Ge of the second semiconductor, so that the doping level of the n + layer of the first semiconductor can be increased. Also, it has a small electron affinity instead of n + −Ge of the emitter.
With GaAlAs, the injection of electrons from the base to the emitter can be made extremely small. Also, if the doping level of each n + layer of the base is gradually reduced from the emitter side to the collector side, it is effective to shorten the base transit time.
The same as in the case of n transistors.

なお以上では、ベースが第1の半導体層と第2の半導体
層との多層構造について説明したが、本発明のトランジ
スタの動作原理から、ベースが第1の半導体層と、第2
の半導体層との各一層で構成される場合も本発明の範ち
ゅうに含まれる。
Note that, in the above, the multilayer structure in which the base is the first semiconductor layer and the second semiconductor layer has been described, but from the operating principle of the transistor of the present invention, the base is the first semiconductor layer and the second semiconductor layer.
The present invention also includes the case where each of the semiconductor layers is formed by one layer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図から第7図は本発明によるバイポーラトランジス
タを説明するための図である。ここで第3図はその具体
的構造の一例を示し、他はエネルギーバンド状態図を表
わす。なお第4図(b)はトランジスタ動作するようにバ
イアスした場合で、その他はいずれも熱平衡状態でのエ
ネルギーバンドを表わしている。 図において E:フェルミレベル;E:伝導帯;E:価電子帯;11,
21:エミッタ;12,22:ベース;13,23:コレクタ;12A:第1の
半導体のp+層;12B:第2の半導体のp+層;22A:第1の半導
体のn+層;22B:第2の半導体のn+層;31:エミッタ電極;3
2:ベース電極;33:n+基板;34:コレクタ;黒丸:電子;白
丸:正孔
1 to 7 are views for explaining a bipolar transistor according to the present invention. Here, FIG. 3 shows an example of the specific structure, and the other shows an energy band phase diagram. Note that FIG. 4B shows the energy band in the thermal equilibrium state when biased so that the transistor operates. In the figure, E F : Fermi level; E C : conduction band; E V : valence band;
21: emitter; 12,22: base; 13,23: collector; 12A: first semiconductor p + layer; 12B: second semiconductor p + layer; 22A: first semiconductor n + layer; 22B : N + layer of the second semiconductor; 31: emitter electrode; 3
2: base electrode; 33: n + substrate; 34: collector; black circle: electron; white circle: hole

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1の半導体のp型層と第2の半導体のp
型層とが交互に繰り返して構成されたベースを備え、前
記第1の半導体のエネルギーギャップは前記第2の半導
体のエネルギーギャップよりも大きく、また、前記第1
の半導体の電子親和力とエネルギーギャップの和が、前
記第2の半導体の電子親和力とエネルギーギャップの和
とほぼ同等であって前記第2の半導体層の電子に対して
前記第1の半導体層がポテンシャル障壁をなし、エミッ
タの半導体のバンドギャップは前記の第2の半導体のバ
ンドギャップ以上であり、かつ、前記第1の半導体の各
層の厚さが電子がトンネル効果で前記各層を通過できる
ように充分薄くしたことを特徴とするトランジスタ。
1. A p-type layer of a first semiconductor and a p-type layer of a second semiconductor.
A base formed by alternately repeating mold layers, the energy gap of the first semiconductor is larger than that of the second semiconductor, and the first semiconductor has an energy gap larger than that of the second semiconductor;
The sum of the electron affinity and the energy gap of the semiconductor is substantially equal to the sum of the electron affinity and the energy gap of the second semiconductor, and the first semiconductor layer has a potential with respect to the electrons of the second semiconductor layer. It forms a barrier, the bandgap of the semiconductor of the emitter is greater than or equal to the bandgap of the second semiconductor, and the thickness of each layer of the first semiconductor is sufficient to allow electrons to pass through each layer by the tunnel effect. A transistor characterized by being made thinner.
【請求項2】エミッタの半導体の電子親和力とエネルギ
ーギャップの和が、ベースの第1の半導体および第2の
半導体の電子親和力とエネルギーギャップの和よりも大
きい特許請求の範囲第1項記載のトランジスタ。
2. The transistor according to claim 1, wherein the sum of the electron affinity and the energy gap of the semiconductor of the emitter is larger than the sum of the electron affinity and the energy gap of the first semiconductor and the second semiconductor of the base. .
【請求項3】ベースの各p型層のドーピングレベルがエ
ミッタ側からコレクタ側へ漸次減少している特許請求の
範囲第1項または第2項記載のトランジスタ。
3. A transistor according to claim 1 or 2, wherein the doping level of each p-type layer of the base is gradually reduced from the emitter side to the collector side.
【請求項4】第1の半導体のn型層と第2の半導体のn
型層とが交互に繰り返して構成されたベースを備え、前
記第1の半導体のエネルギーギャップは前記第2の半導
体のエネルギーギャップよりも大きく、また、前記第1
の半導体の電子親和力が、前記第2の半導体の電子親和
力とほぼ同等であって、前記第2の半導体層の正孔に対
して前記第1の半導体層がポテンシャル障壁をなし、エ
ミッタの半導体のバンドギャップは前記第2の半導体の
バンドギャップ以上であり、かつ、前記第1の半導体の
各層の厚さが正孔がトンネル効果で前記各層を通過でき
るように充分薄くしたことを特徴とするトランジスタ。
4. An n-type layer of a first semiconductor and an n-type layer of a second semiconductor.
A base formed by alternately repeating mold layers, the energy gap of the first semiconductor is larger than that of the second semiconductor, and the first semiconductor has an energy gap larger than that of the second semiconductor;
Of the semiconductor of the second semiconductor layer is substantially equal to the electron affinity of the second semiconductor, and the first semiconductor layer forms a potential barrier against holes of the second semiconductor layer. The bandgap is equal to or larger than the bandgap of the second semiconductor, and the thickness of each layer of the first semiconductor is made sufficiently thin so that holes can pass through each layer by a tunnel effect. .
【請求項5】エミッタの半導体の電子親和力が、ベース
の第1の半導体および第2の半導体の電子親和力よりも
小さい特許請求の範囲第4項記載のトランジスタ。
5. The transistor according to claim 4, wherein the electron affinity of the semiconductor of the emitter is smaller than the electron affinity of the first semiconductor and the second semiconductor of the base.
【請求項6】ベースの各n型層のドーピングレベルがエ
ミッタ側からコレクタ側へ漸次減少している特許請求の
範囲第4項または第5項記載のトランジスタ。
6. The transistor according to claim 4, wherein the doping level of each n-type layer of the base gradually decreases from the emitter side to the collector side.
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