JPS60186058A - 半導体切り換え装置 - Google Patents
半導体切り換え装置Info
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- JPS60186058A JPS60186058A JP59260606A JP26060684A JPS60186058A JP S60186058 A JPS60186058 A JP S60186058A JP 59260606 A JP59260606 A JP 59260606A JP 26060684 A JP26060684 A JP 26060684A JP S60186058 A JPS60186058 A JP S60186058A
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- switching device
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Classifications
-
- 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
-
- 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
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
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- Bipolar Transistors (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）発明の技術分野
本発明は、半導体勢切り換え装置に関するものである。
（ロ）従来の技術
近年、いわゆるホットエレクトロンエミッタを利用して
速い樺衝撃的電流キャリアを与え、その結果、高速動作
の可能な装置を得る種々の半導体勢シ換え装置が提案さ
れてきた。
速い樺衝撃的電流キャリアを与え、その結果、高速動作
の可能な装置を得る種々の半導体勢シ換え装置が提案さ
れてきた。
（ハ）発明の目的と構成
本発明の目的は、ホットエレクトロンを新規な態様で利
用し、高速度な切シ換え動作を行なう半導体切り換え装
置を提供することである。
用し、高速度な切シ換え動作を行なう半導体切り換え装
置を提供することである。
従って、本発明は、ｎ型導電の基板上に設けられたほぼ
真性な半導体から成る本体と、ホットエレクトロンエミ
ッタおよび前記基板間Ｋ ／＜イアスミ位が与えられた
場合、注入される電子の価電子との衝突によって前記本
体にエレクトロンホールベアを生ずるのに十分なエネル
ギーで前記本体にホットエレクトロンを注入するよう構
成された前記ホットエレクトロンエミッタと、および、
前記基板に対して適切にバイアスされると発生されたホ
ールが本体に対して拡散する該本体と接するｐ型導電半
導体物質からなる領域とから構成された半導体勢シ換え
装置を提供する。
真性な半導体から成る本体と、ホットエレクトロンエミ
ッタおよび前記基板間Ｋ ／＜イアスミ位が与えられた
場合、注入される電子の価電子との衝突によって前記本
体にエレクトロンホールベアを生ずるのに十分なエネル
ギーで前記本体にホットエレクトロンを注入するよう構
成された前記ホットエレクトロンエミッタと、および、
前記基板に対して適切にバイアスされると発生されたホ
ールが本体に対して拡散する該本体と接するｐ型導電半
導体物質からなる領域とから構成された半導体勢シ換え
装置を提供する。
前記ホットエレクトロンエミッタは、導電帯および価電
子帯間に前記本体の物質と比較して比較的広いエネルギ
ー帯ギャップを有するｎｕ導電半導体から成る領域によ
って適切に構成されているが、前記ｎ型領域は、ｐ型導
電半導体から成る層によって前記本体から絶縁されてい
る。
子帯間に前記本体の物質と比較して比較的広いエネルギ
ー帯ギャップを有するｎｕ導電半導体から成る領域によ
って適切に構成されているが、前記ｎ型領域は、ｐ型導
電半導体から成る層によって前記本体から絶縁されてい
る。
好ましくは、前記本体の物質とほぼ同じエネルギー帯ギ
ャップを有するｎ型導電半導体から成る層が、前記本体
と前記ホットエレクトロンエミッタ間に備え付けられる
。
ャップを有するｎ型導電半導体から成る層が、前記本体
と前記ホットエレクトロンエミッタ間に備え付けられる
。
本発明のある実施例では、前記本体と、前記本体と接す
るｐ型溝電体から成る前記領域と、および、存在した場
合に、前記ｎ型導電体から成る層とは、ヒ化ガリウムを
基礎とする物質から構成されておシ、かつ、前記ホット
エレクトロンエミッタは、ヒ化アルミニウムーガリウム
を基礎とする物質から構成されている。
るｐ型溝電体から成る前記領域と、および、存在した場
合に、前記ｎ型導電体から成る層とは、ヒ化ガリウムを
基礎とする物質から構成されておシ、かつ、前記ホット
エレクトロンエミッタは、ヒ化アルミニウムーガリウム
を基礎とする物質から構成されている。
−例として本発明によるある半導体切り換え装置につい
て、添付の図面を参照しながら説明する。
て、添付の図面を参照しながら説明する。
（ハ）実施例
第１図では、本発明による装置が、ｎ型ドーピングレベ
ルを有するヒ化ガリウムから成る基板１上に形成されて
いる。前記基板の主要面の一面には、ドープされていな
い、すなわち半絶縁のヒ化ガリウムから成る層３が設け
られておシ、前記層３の前記基板から離れた面には、ｎ
型ヒ化ガリウムの薄い層５が設けられている。
ルを有するヒ化ガリウムから成る基板１上に形成されて
いる。前記基板の主要面の一面には、ドープされていな
い、すなわち半絶縁のヒ化ガリウムから成る層３が設け
られておシ、前記層３の前記基板から離れた面には、ｎ
型ヒ化ガリウムの薄い層５が設けられている。
前記層３および５の中心位置には、ヒ化ガリウムから成
るｐ型領域７が形成されているが、前記領域７１Ｃは金
属層接点９が設けられている。
るｐ型領域７が形成されているが、前記領域７１Ｃは金
属層接点９が設けられている。
前記領域７およびその接点９の周囲には同軸的に、かつ
そこから間隔を置いて、環状ホットエレクトロンエミッ
タが設けられてらるが、前記環状ホットエレクトロンエ
ミッタは一１前記層５に接する濃くドープされた薄いｐ
型ヒ化アルミニウムーガリウム層１１と、およびその上
に設けられた比較的厚いｎ型ヒ化アルミニウムーガリウ
ム層１３とから構成されている。前記ホットエレクトロ
ンエミッタは、前記層１３上に金属層接点１５を備え付
けている。
そこから間隔を置いて、環状ホットエレクトロンエミッ
タが設けられてらるが、前記環状ホットエレクトロンエ
ミッタは一１前記層５に接する濃くドープされた薄いｐ
型ヒ化アルミニウムーガリウム層１１と、およびその上
に設けられた比較的厚いｎ型ヒ化アルミニウムーガリウ
ム層１３とから構成されている。前記ホットエレクトロ
ンエミッタは、前記層１３上に金属層接点１５を備え付
けている。
本発明による装置の動作に際し、前記領域７、は、前記
接点９を介して前記基板１に対して反対にバイアスされ
、かつ前記接点１５の電位は、以下更に説明するように
、前記基板の電位と、および前記基板の電位に対して反
対の電位との間で切シ換えられるよう設定される。
接点９を介して前記基板１に対して反対にバイアスされ
、かつ前記接点１５の電位は、以下更に説明するように
、前記基板の電位と、および前記基板の電位に対して反
対の電位との間で切シ換えられるよう設定される。
第２図では、前記接点１５が十分反対にバイアスされて
いる場合、層５の物質の導電帯レベルＥｃ以上のエネル
ギーであって、該層３の物質のエネルギー帯ギャップＫ
ｇよシ大きいエネルギーを有する電子が、前記ホットエ
レクトロンエミッタによって前記層３に注入される。
いる場合、層５の物質の導電帯レベルＥｃ以上のエネル
ギーであって、該層３の物質のエネルギー帯ギャップＫ
ｇよシ大きいエネルギーを有する電子が、前記ホットエ
レクトロンエミッタによって前記層３に注入される。
そのような電子は、価電子との衝突によって前記層３に
電子ホールベアを生ずるのに十分なエネルギーを有して
いる。発生されたキャリアの寿命は、前記接点９および
前記基板間で印加されるバイアス電位によって与えられ
た電界の影響で、発生されたホールが、ｐ型領域７へ、
よって接点９へ拡散し、かつ、発生された電子がｎ型基
板１へ拡散するのに十分となるよう構成されている。
電子ホールベアを生ずるのに十分なエネルギーを有して
いる。発生されたキャリアの寿命は、前記接点９および
前記基板間で印加されるバイアス電位によって与えられ
た電界の影響で、発生されたホールが、ｐ型領域７へ、
よって接点９へ拡散し、かつ、発生された電子がｎ型基
板１へ拡散するのに十分となるよう構成されている。
従って、電流は、接点１５が適切に逆にバイアスされる
と接点９および基板１間を流れ、接点１５に与えられた
バイアスが除去されるとオフされる。
と接点９および基板１間を流れ、接点１５に与えられた
バイアスが除去されるとオフされる。
第５図では、注入される十分なエネルギーの電子を得る
ため、前記層１３は、前記層３の物質から成るエネルギ
ー帯ギャップＥｇｘと比較して比較的広いエネルギー帯
ギャップＥ ｇｌを有する物質から構成されておシ、か
っ層１１のドーピングは、該層１１によって提案された
障壁を越えて通過する電子が、必要なエネルギー、すな
わち層３の物質内の導電帯レベルＥｃよシＥｇｇだけ大
きいエネルギーを有するよう十分高くなっている。
ため、前記層１３は、前記層３の物質から成るエネルギ
ー帯ギャップＥｇｘと比較して比較的広いエネルギー帯
ギャップＥ ｇｌを有する物質から構成されておシ、か
っ層１１のドーピングは、該層１１によって提案された
障壁を越えて通過する電子が、必要なエネルギー、すな
わち層３の物質内の導電帯レベルＥｃよシＥｇｇだけ大
きいエネルギーを有するよう十分高くなっている。
前記ｎ型層５によって、電位中の急速な降下が行なわれ
、その結果、電子が障壁を越えて通過し、前記層３に送
シ込まれると共に、発生されたホールが前記層１１に入
るのを防ぐための障壁が与えられる。
、その結果、電子が障壁を越えて通過し、前記層３に送
シ込まれると共に、発生されたホールが前記層１１に入
るのを防ぐための障壁が与えられる。
第３図において、Ｅｃと記された点線および全線は、前
記ホットエレクトロンエミッタの接点１５が反対にバイ
アスされている、または反対にバイアスされていない導
電帯レベルを表わし、点１１１１ＪＥｆ ｉｌｌ：、バ
イアスが接点１５に与えられていないフェルミ電位を表
わす。
記ホットエレクトロンエミッタの接点１５が反対にバイ
アスされている、または反対にバイアスされていない導
電帯レベルを表わし、点１１１１ＪＥｆ ｉｌｌ：、バ
イアスが接点１５に与えられていないフェルミ電位を表
わす。
層３の物質のエネルギー帯ギャップＥｇｇは、十分高く
、例えば）１ｅＶとなっておシ、本発明による装置の１
オフ」状態で良好なる絶縁が得られるよう選択される。
、例えば）１ｅＶとなっておシ、本発明による装置の１
オフ」状態で良好なる絶縁が得られるよう選択される。
ｎ型層５の厚さは、エミッタ１１．１３から注入された
ホットエレクトロンの平均自由行程よシかなシ小さくし
なければならないこ乏が判る。
ホットエレクトロンの平均自由行程よシかなシ小さくし
なければならないこ乏が判る。
例として上に述べた本発明の特定の実施例では、ヒ化ガ
リウムを基礎とする物質があらゆる部分で使用されてい
るが、本発明による装置において常にそうであるとは限
らない。従って、本発明の別の実施例では、前記エミッ
タは、燐化ガリウムを基礎とする物質から構成されてお
シ、かつ本発明による装置の他の半導体部分は、ケイ素
を基礎とする物質から構成されている。
リウムを基礎とする物質があらゆる部分で使用されてい
るが、本発明による装置において常にそうであるとは限
らない。従って、本発明の別の実施例では、前記エミッ
タは、燐化ガリウムを基礎とする物質から構成されてお
シ、かつ本発明による装置の他の半導体部分は、ケイ素
を基礎とする物質から構成されている。
本発明による装置は、従来の半導体装置に使用される周
知の技術を用いて紹み立てることができるので、半導体
技術の当業者には何ら問題のないことが判る。
知の技術を用いて紹み立てることができるので、半導体
技術の当業者には何ら問題のないことが判る。
４．簡単な図面の説明
第１図は本発明による装置の構成を示す断面図であり、
第２図は本発明による装置の動作を示す図であり、かつ
第３図は本発明による装置の一部にかかるエネルギー帯
ギャップの変更例を示す図である。
ギャップの変更例を示す図である。
図中、１は基板、５は本体、５はｎ型導電半導体から成
る層、７はｐ型溝電体から成る部域、９および１５は接
点、１１および１３はホットエレクトロンエミッタ、を
夫々示す。
る層、７はｐ型溝電体から成る部域、９および１５は接
点、１１および１３はホットエレクトロンエミッタ、を
夫々示す。
特許出願人 ザ ゼネラル エレクトリック カンパニ
ー。
ー。
図面の浄鳶（内容に変更なし）
Ｆｉｇ、 ７゜
＠ブ１−ｘ−レフ トａン ’ 、 Ｆ１９．２゜Ｆｉ
ｇ、 ３゜ ヰ＼／トエレクトロンａ ａ＾＼ 手続補正書（方式） ％式％ １ 事件の表示 特願昭５９−２６０６０６号 ２ 発明の名称 半導体切り換え装置 ３ 補正をする者 事件との関係 特許出願人 氏名 ザ ゼネラル エレクトリック カンパニー。
ｇ、 ３゜ ヰ＼／トエレクトロンａ ａ＾＼ 手続補正書（方式） ％式％ １ 事件の表示 特願昭５９−２６０６０６号 ２ 発明の名称 半導体切り換え装置 ３ 補正をする者 事件との関係 特許出願人 氏名 ザ ゼネラル エレクトリック カンパニー。
ビー エル シー
４代理人
住所 〒１００東京都千代田区丸の内２丁目４番１号５
手続補正指令の日付 昭和６０年 ３月 ６日（発送
日 昭和６０年 ３月２６日） ６ 補正の対象
手続補正指令の日付 昭和６０年 ３月 ６日（発送
日 昭和６０年 ３月２６日） ６ 補正の対象
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）半導体勢切り換え装置であって、ｎ型導電基板（
１）上に設けられたほぼ真性な半導体から成る本体（３
）と、ホツトエレクトロンエミツタ（１１，１３）およ
び前記基鈑（１）間にバイアス電位が与えられた場合、
注入される電子の価電子との衝突によって前記本体（３
）に電子ホールペアを生ずる（ＤＫ十分なエネルギーで
ホットエレク） ｏ ｙ 全前記本体（３）に注入する
よう構成された前記ホットエレクトロンエミッタ（１１
，１５）と、および前記基板（１）Ｋ対して適切にバイ
アスされると発生されたホールが本体（３）に対して拡
散する前記本体（３）と接するｐ型導電半導体から成る
領域（７）とから構成されていることを特徴とする上記
半導体勢υ換え装置。 （２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記
ホットエレクトロンエミッタは導電帯および価電子帯間
に前記本体（３）の物質と比較して比較的広いエネルギ
ー帯ギャップ（ＥＧｌ）を有するｎ型導電半導体から成
る領域（２）から構成されておシ、前記ｎ型領域（２）
はｐ型導電半導体から成る層（ロ）Ｋよって前記本体（
３）から絶縁されていることを特徴とする上記半導体勢
シ換え装置。 （３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の装置ニ
おいて、前記本体（３）および前記ホットエレクトロン
エミッタ（１１，１３）間には前記本体（３）の物質と
ｔｌは同じエネルギー帯ギャップ（ＥＧ２）を有するｎ
型導電半導体から成る層（５）が設けられていることを
特徴とする上記半導体勢シ換え装置。 （４） ４１ｉｉ−許請求の範囲の前記いずれか一項に
記載の装置において、前記本体（３）と、前記本体（３
）と接するｐ型導電体から成る前記領域（７）と、かつ
存在している場合に前記ｎ型導電体から成る前記層（５
）とはヒ化ガリウムを基礎とする物質から構成されてお
シ、かつ前記ホットエレクトロンエミッタ（ＩＬ１３）
はヒ化アルミニウームーガリウムを基礎メする物質から
構成されていること゛を特徴とする上記半導体勢シ換え
装置。 （５）特許請求の範囲第（１）項から第（３）項のいず
れか一項に記載の装置において、前記本体（３）と、前
記本体（３］と接するｐ型溝電体から成る前記領域（７
）と、かつ存在している場合に前記ｎ型導電体から成る
前記層（５）とはケイ素を基礎とする物質から構成され
ておシ、かつ前記ホットエレクトロンエミッタ（１１・
１６）は燐化ガ」ノウムを基礎とする物質から構成され
ていることを特徴とする上記半導体勢シ換え装置。 （６）特許請求の範囲の前記いずれか一項に記載の装置
において、前記ホットエレクトロンエミッタ（１１，１
３）は環状形式となっており、前記本体（３）と接する
ｐ型溝電体から成る前記領域（７）を取シ囲んでいるこ
とを特徴とする上記半導体切り換え装置。 （７）特許請求の範囲の前記いずれか一項に記載の装置
において、前記本体（３）は一つの電子ポル・トよシ大
きなエネルギー帯ギャップを有する物質から構成されて
いることを特徴とする上記半導体切り換え装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB838333130A GB8333130D0 (en) | 1983-12-12 | 1983-12-12 | Semiconductor devices |
| GB8333130 | 1983-12-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60186058A true JPS60186058A (ja) | 1985-09-21 |
Family
ID=10553189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59260606A Pending JPS60186058A (ja) | 1983-12-12 | 1984-12-10 | 半導体切り換え装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4633279A (ja) |
| JP (1) | JPS60186058A (ja) |
| FR (1) | FR2556504B1 (ja) |
| GB (2) | GB8333130D0 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0712100B2 (ja) * | 1985-03-25 | 1995-02-08 | 株式会社日立製作所 | 半導体発光素子 |
| US4962304A (en) * | 1988-12-23 | 1990-10-09 | Rockwell International Corporation | Intrinsic impurity band conduction detectors |
| SE468694B (sv) * | 1991-06-28 | 1993-03-01 | Ericsson Telefon Ab L M | Kvantvaagledande elektronisk omkopplare |
| US5554882A (en) * | 1993-11-05 | 1996-09-10 | The Boeing Company | Integrated trigger injector for avalanche semiconductor switch devices |
| US6847045B2 (en) * | 2001-10-12 | 2005-01-25 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | High-current avalanche-tunneling and injection-tunneling semiconductor-dielectric-metal stable cold emitter, which emulates the negative electron affinity mechanism of emission |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4032961A (en) * | 1974-10-16 | 1977-06-28 | General Electric Company | Gate modulated bipolar transistor |
| US4107721A (en) * | 1977-01-26 | 1978-08-15 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Phototransistor |
| US4352117A (en) * | 1980-06-02 | 1982-09-28 | International Business Machines Corporation | Electron source |
| GB2109159B (en) * | 1981-11-06 | 1985-05-30 | Philips Electronic Associated | Semiconductor electron source for display tubes and other equipment |
| US4449140A (en) * | 1981-12-24 | 1984-05-15 | National Research Development Corporation | Semi-conductor barrier switching devices |
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