JPS6194375A - 超格子ｐｂｔ - Google Patents
超格子ｐｂｔInfo
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- JPS6194375A JPS6194375A JP21522484A JP21522484A JPS6194375A JP S6194375 A JPS6194375 A JP S6194375A JP 21522484 A JP21522484 A JP 21522484A JP 21522484 A JP21522484 A JP 21522484A JP S6194375 A JPS6194375 A JP S6194375A
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- JP
- Japan
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- emitter
- carriers
- traveling
- speed
- electrons
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- 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.)
- Pending
Links
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- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 7
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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
- H01L29/66—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
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/7722—Field effect transistors using static field induced regions, e.g. SIT, PBT
-
- H—ELECTRICITY
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- 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
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/15—Structures with periodic or quasi periodic potential variation, e.g. multiple quantum wells, superlattices
- H01L29/151—Compositional structures
- H01L29/152—Compositional structures with quantum effects only in vertical direction, i.e. layered structures with quantum effects solely resulting from vertical potential variation
- H01L29/155—Comprising only semiconductor materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
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】
（発明の技術分野）
本発明は、高速ベース電極埋め込みトランジスタ（Ｐｅ
ｒｍｅａｂｌｅ Ｂａ５ｅ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ （
以下、ＰＢＴと称す）〕に関するものである。
ｒｍｅａｂｌｅ Ｂａ５ｅ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ （
以下、ＰＢＴと称す）〕に関するものである。
（従来技術とその問題点）
ＧａＡｓを用いたこの種の従来のＰＢＴの断面図を第１
図に示す。この第１図において、１はキャリア濃度Ｉ
Ｑ Ｉ Ｓ 〜ｌ Ｑ Ｉ ？ ｃＩｎ−３のｎ−Ｇａ
Ａｓ層、２はタングステンのショットキー電極（ベース
）、３はキャリア濃度ＩＱＩＩＩｃｍ−３以上のｎ”
−ＧａＡｓのエミッタである。４はｎ“−ＧａＡｓから
なるコレクタ、５はタングステンのベース電極２を埋−
め込む際に生じる空洞である。この種の素子の応答速度
は、主にエミッタ３とコレクタ４の間の電子の走行時間
によって決まるが、ＧａＡｓ １を２，０００〜１０，
０００人と薄く出来るため、高速応答の短チヤネル縦型
ＦＥＴとして期待されている。
図に示す。この第１図において、１はキャリア濃度Ｉ
Ｑ Ｉ Ｓ 〜ｌ Ｑ Ｉ ？ ｃＩｎ−３のｎ−Ｇａ
Ａｓ層、２はタングステンのショットキー電極（ベース
）、３はキャリア濃度ＩＱＩＩＩｃｍ−３以上のｎ”
−ＧａＡｓのエミッタである。４はｎ“−ＧａＡｓから
なるコレクタ、５はタングステンのベース電極２を埋−
め込む際に生じる空洞である。この種の素子の応答速度
は、主にエミッタ３とコレクタ４の間の電子の走行時間
によって決まるが、ＧａＡｓ １を２，０００〜１０，
０００人と薄く出来るため、高速応答の短チヤネル縦型
ＦＥＴとして期待されている。
さらに、高速応答特性を向上させるには、ｎ−ＧａＡｓ
層１中のキャリアのドリフト速度を大きくすれば良いが
、このために、バンドギャップの大きな／１１ ｘＧａ
、 −ＸＡＳをエミッタ３とｎ −ＧａＡｓ層１の間
に入れて、電子をＡ１．Ｇａ、□ＡｓからＧａＡｓへ注
入するいわゆるホットエレクトロン注入を行う構造を用
い、ＧａＡｓ中の電子の速度を高くすることが試みられ
ている。しかし、ＧａＡｓ中に注入された電子の応答特
性は、注入直後は高速であるが、数百人進むと格子と衝
突して通常の速度に落ちてしまう。このため、高速応答
特性を得るには、ｎ −ＧａＡｓ層１を出来るだけ薄く
すれば良いが、結晶成長の際に空洞が出来る現象がある
。素子化のためには、この空洞５を完全に埋め込む必要
があるため、実際はｎ −ＧａＡｓ層１を充分薄くする
ことは出来ない。従って、たとえＡｔＸＧａｐ−、ｌＡ
Ｓをエミッタ３の側に一層つけたとしても、その効果は
小さい。これが第１の問題点である。
層１中のキャリアのドリフト速度を大きくすれば良いが
、このために、バンドギャップの大きな／１１ ｘＧａ
、 −ＸＡＳをエミッタ３とｎ −ＧａＡｓ層１の間
に入れて、電子をＡ１．Ｇａ、□ＡｓからＧａＡｓへ注
入するいわゆるホットエレクトロン注入を行う構造を用
い、ＧａＡｓ中の電子の速度を高くすることが試みられ
ている。しかし、ＧａＡｓ中に注入された電子の応答特
性は、注入直後は高速であるが、数百人進むと格子と衝
突して通常の速度に落ちてしまう。このため、高速応答
特性を得るには、ｎ −ＧａＡｓ層１を出来るだけ薄く
すれば良いが、結晶成長の際に空洞が出来る現象がある
。素子化のためには、この空洞５を完全に埋め込む必要
があるため、実際はｎ −ＧａＡｓ層１を充分薄くする
ことは出来ない。従って、たとえＡｔＸＧａｐ−、ｌＡ
Ｓをエミッタ３の側に一層つけたとしても、その効果は
小さい。これが第１の問題点である。
また、ＰＢＴの応答速度を上げるために、電界強度を大
きくして、電子のドリフト速度を上げることも一つの方
策である。しかし、よく知られていることであるが、第
２図に示すように電界強度を太き（すると、電子の運動
エネルギーが増加して電子はｒ点からＸ点に移る。Ｇａ
Ａｓの電子の有効質量は、ｒ点では０．０６７ｍ０（ｍ
、は自由電子の有効質量）で、Ｘ点では０．３２１Ｔｌ
ｏであり、電子が加速されてＸ点に移ると、ドリフト速
度は逆に減少するいわゆるガン効果が起こる。従って、
ＧａＡｓだけがら作られているＰＢＴの応答速度には、
ＧａＡｓの物性で決まる上限がある。これが第２の問題
点である。
きくして、電子のドリフト速度を上げることも一つの方
策である。しかし、よく知られていることであるが、第
２図に示すように電界強度を太き（すると、電子の運動
エネルギーが増加して電子はｒ点からＸ点に移る。Ｇａ
Ａｓの電子の有効質量は、ｒ点では０．０６７ｍ０（ｍ
、は自由電子の有効質量）で、Ｘ点では０．３２１Ｔｌ
ｏであり、電子が加速されてＸ点に移ると、ドリフト速
度は逆に減少するいわゆるガン効果が起こる。従って、
ＧａＡｓだけがら作られているＰＢＴの応答速度には、
ＧａＡｓの物性で決まる上限がある。これが第２の問題
点である。
（発明の目的）
本発明は、これらの欠点を除去するために、キャリア（
電子）がエミッタからコレクタに到達する間に、ホット
エレクトロンが複数回注入されるように構成された超格
子ＰＢＴを提供するものである。
電子）がエミッタからコレクタに到達する間に、ホット
エレクトロンが複数回注入されるように構成された超格
子ＰＢＴを提供するものである。
（発明の構成と作用）
以下、本発明の詳細な説明する。
第３図は本発明の実施例であって、６はエミッタ３とコ
レクタ４との間のキャリアの走行方向と垂直の方向に配
列された多層構造のＡＩＸｃａｌ−ｘＡｓＪ’！であり
、エミッタ３からキャリアの走行方向に沿って離れるに
従ってＸの値が単調に増加するようにＡＩの組成比を変
化させている。この実施例では一つのＡｔＸＧａｐ−Ｘ
ＡＳ層内にベース２が配置されている。組成変化の繰り
返し周期を１００〜２，０００人程度に設定すると、通
常のＰＢＴの厚さが５，０００〜ａｏ、ｏｏｏ人程度で
あるから、２周期以上のＡｔＸＧａｐ−ｘＡＳ層６が導
入され、この結果ホットエレクトロン注入の効果が現れ
る。
レクタ４との間のキャリアの走行方向と垂直の方向に配
列された多層構造のＡＩＸｃａｌ−ｘＡｓＪ’！であり
、エミッタ３からキャリアの走行方向に沿って離れるに
従ってＸの値が単調に増加するようにＡＩの組成比を変
化させている。この実施例では一つのＡｔＸＧａｐ−Ｘ
ＡＳ層内にベース２が配置されている。組成変化の繰り
返し周期を１００〜２，０００人程度に設定すると、通
常のＰＢＴの厚さが５，０００〜ａｏ、ｏｏｏ人程度で
あるから、２周期以上のＡｔＸＧａｐ−ｘＡＳ層６が導
入され、この結果ホットエレクトロン注入の効果が現れ
る。
第４図（８）は、バイアスを加えない場合のバンド図で
あり、同−周期内ではエミッタ３から離れるに従って、
組成Ｘが増加し、バンドギャップが増大する。格周期の
界面では、ΔＥｃだけ伝導帯の不連続が生じる。。各周
期の最初と最後の組成をそれぞれＸｌ＋Ｘ！とすると、
このΔＥｃの値は近似的に次式で与えられる。
あり、同−周期内ではエミッタ３から離れるに従って、
組成Ｘが増加し、バンドギャップが増大する。格周期の
界面では、ΔＥｃだけ伝導帯の不連続が生じる。。各周
期の最初と最後の組成をそれぞれＸｌ＋Ｘ！とすると、
このΔＥｃの値は近似的に次式で与えられる。
ΔＥｃ＝０．８５Ｘ （１，２４７Ｘ（ｇ−ｘ＋））
（ｅＶ）従って、ΔＥｃはΔＸ＝Ｘｔ−Ｘｔの値に比
例して増加することになる。第４図の（ｂｌは、電圧を
印加した場合のバンド図である。電子は伝導帯の不連続
部（各周期の終り）からＡＩＸ、Ｇａ１−、、ＡＳ層６
に注入されると、実行的にΔＥｃのエネルギーを得て加
速されることになる。電子の速度と距離の関係を模式的
に第５図に示した。このように、周期構造にすれば、空
洞５を完全に埋めるために、ベース・エミッタ間の厚さ
を厚（しても、ホットエレクトロン注入の効果が顕著に
現れる。
（ｅＶ）従って、ΔＥｃはΔＸ＝Ｘｔ−Ｘｔの値に比
例して増加することになる。第４図の（ｂｌは、電圧を
印加した場合のバンド図である。電子は伝導帯の不連続
部（各周期の終り）からＡＩＸ、Ｇａ１−、、ＡＳ層６
に注入されると、実行的にΔＥｃのエネルギーを得て加
速されることになる。電子の速度と距離の関係を模式的
に第５図に示した。このように、周期構造にすれば、空
洞５を完全に埋めるために、ベース・エミッタ間の厚さ
を厚（しても、ホットエレクトロン注入の効果が顕著に
現れる。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、ショットキー電
極上の空洞を完全に埋め込めるような厚い活性層（エミ
ッタ・ベース間）の場合でも、ホットエレクトロン注入
が繰り返しおこなわれるため、高速応答が期待される。
極上の空洞を完全に埋め込めるような厚い活性層（エミ
ッタ・ベース間）の場合でも、ホットエレクトロン注入
が繰り返しおこなわれるため、高速応答が期待される。
第１図はＧａＡｓを用いた従来のＰＢＴの断面図、第２
図はＧａＡｓの伝導体の構造を示す図、第３図はＡＩ、
ＧａＩ−ｘＡＳを用いた本発明によるＰＢＴの断面図、
第４図（ａ）は第３図の実施例の零バイアス時のハンド
図、第４図（ｂ）は第３図の実施例のバイアス印加時の
バンド図、第５図は第３図の実施例のＰＢＴの電子速度
を示す特性図である。 １・・・ｎ −ＧａＡｓＦｔ、 ２・・・Ｗ−ショット
キー電極（ベース）、 ３− ｎ”−ＧａＡｓエミ
ッタ、４・・・ｎ′″−ＧａＡｓコレクタ、 ５・・
・空洞、６ ・・Ａ１．Ｇａ、−ＸＡＳ層。 弗１図 第２図 ｐ Ｘ ｋ 第３図 懲４図 （０１（ｂ）
図はＧａＡｓの伝導体の構造を示す図、第３図はＡＩ、
ＧａＩ−ｘＡＳを用いた本発明によるＰＢＴの断面図、
第４図（ａ）は第３図の実施例の零バイアス時のハンド
図、第４図（ｂ）は第３図の実施例のバイアス印加時の
バンド図、第５図は第３図の実施例のＰＢＴの電子速度
を示す特性図である。 １・・・ｎ −ＧａＡｓＦｔ、 ２・・・Ｗ−ショット
キー電極（ベース）、 ３− ｎ”−ＧａＡｓエミ
ッタ、４・・・ｎ′″−ＧａＡｓコレクタ、 ５・・
・空洞、６ ・・Ａ１．Ｇａ、−ＸＡＳ層。 弗１図 第２図 ｐ Ｘ ｋ 第３図 懲４図 （０１（ｂ）
Claims (1)
- エミッタとコレクタとの間に、キャリアが走行する方
向と垂直の方向にＡｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡＳ（０≦
ｘ≦１）を多層に組成ｘが前記キャリアが走行する方向
に沿って周期的に変化しかつ同一周期内では前記キャリ
アが走行する方向に沿って該組成が単調に増加するよう
に配置され、該多層内にベースが配置された超格子ＰＢ
Ｔ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21522484A JPS6194375A (ja) | 1984-10-16 | 1984-10-16 | 超格子ｐｂｔ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21522484A JPS6194375A (ja) | 1984-10-16 | 1984-10-16 | 超格子ｐｂｔ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6194375A true JPS6194375A (ja) | 1986-05-13 |
Family
ID=16668757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21522484A Pending JPS6194375A (ja) | 1984-10-16 | 1984-10-16 | 超格子ｐｂｔ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6194375A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61121369A (ja) * | 1984-11-19 | 1986-06-09 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| US5283445A (en) * | 1991-11-29 | 1994-02-01 | Fujitsu Limited | Quantum semiconductor device employing quantum boxes for enabling compact size and high-speed operation |
-
1984
- 1984-10-16 JP JP21522484A patent/JPS6194375A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61121369A (ja) * | 1984-11-19 | 1986-06-09 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| JPH0354869B2 (ja) * | 1984-11-19 | 1991-08-21 | ||
| US5283445A (en) * | 1991-11-29 | 1994-02-01 | Fujitsu Limited | Quantum semiconductor device employing quantum boxes for enabling compact size and high-speed operation |
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