JPS6390848A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS6390848A JPS6390848A JP23620886A JP23620886A JPS6390848A JP S6390848 A JPS6390848 A JP S6390848A JP 23620886 A JP23620886 A JP 23620886A JP 23620886 A JP23620886 A JP 23620886A JP S6390848 A JPS6390848 A JP S6390848A
- 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.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 29
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 5
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 claims description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000002784 hot electron Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 229910005542 GaSb Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000002329 Inga feuillei Species 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Bipolar 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】
〔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
に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・トランジスタ（ＨＢ Ｔ）がある。例
えば、アスペック（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（Ｉ
ＥＤＭ、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ヘース抵
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ンジスタ以上に高
速動作に適している。
に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・トランジスタ（ＨＢ Ｔ）がある。例
えば、アスペック（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（Ｉ
ＥＤＭ、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ヘース抵
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ンジスタ以上に高
速動作に適している。
第６図に従来構造のバイポーラ・トランジスタの模式的
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２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
導体からなるエミツタ層、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
ミツタ層４とオーミック接触を形成するエミッタ電極で
ある。
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２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
導体からなるエミツタ層、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
ミツタ層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Ｉ Ｘｌ０１８ｃｍ−３程度のｎ”−ＱａＡｓ。
がＩ Ｘｌ０１８ｃｍ−３程度のｎ”−ＱａＡｓ。
コレクタ層２としてドナー濃度がＩ Ｘ１０１６ｃｍ−
’程度のｎ−−ＧａＡｓ、ベース層３としてアクセプタ
濃度がＩ Ｘ１０１９ｃｍ−’程度のｐ”−ＧａＡｓ、
エミツタ層４としてドナー濃度が５ ＸＩＯ”ｃｍ−３
程度のｎ Ａｊ？。、ｚＧａｏ、ｓＡｓを用い、コノ
ハント構造を示す第７図を用いて説明する。
’程度のｎ−−ＧａＡｓ、ベース層３としてアクセプタ
濃度がＩ Ｘ１０１９ｃｍ−’程度のｐ”−ＧａＡｓ、
エミツタ層４としてドナー濃度が５ ＸＩＯ”ｃｍ−３
程度のｎ Ａｊ？。、ｚＧａｏ、ｓＡｓを用い、コノ
ハント構造を示す第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。
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Ｅｃ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、
Ｖｂｃはベース・コレクタ間の電圧である。
はフェルミ準位、Ｖｅｂはエミッタ・ベース間の電圧、
Ｖｂｃ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ＶｅｂＯ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
圧入されるため、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Ａ’ｏ、ｚＧａｏ、ｅＡｓ／
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ｌＱＱｍ ｅ Ｖ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抑制さ
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。
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
圧入されるため、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Ａ’ｏ、ｚＧａｏ、ｅＡｓ／
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ｌＱＱｍ ｅ Ｖ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抑制さ
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んでいるた
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んでいるた
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。
速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、−ｉ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、不純物を含有せずキャリ
アがトンネル効果で抜けられない厚さを有する半導体か
らなるエミッタバリア層と、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
らなるエミツタ層とを積層した構造を有することを特徴
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、不純物を含有せずキャリ
アがトンネル効果で抜けられない厚さを有する半導体か
らなるエミッタバリア層と、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
らなるエミツタ層とを積層した構造を有することを特徴
としている。
このとき、エミツタ層が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、エミソタ層がｐ型半導体であ
る場合は、エミツタ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、エミソタ層がｐ型半導体であ
る場合は、エミツタ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くなっている。
本発明の半導体装置においては、エミツタ層からエミッ
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。
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の実施例の各層の例として、エミッタバリア層８を
アンドープで厚さが１００人のＡ （ｌ ｏ、ａＧ ａ
０．６Ａ Ｓとし、その他は前述の従来例と同じにす
る。
アンドープで厚さが１００人のＡ （ｌ ｏ、ａＧ ａ
０．６Ａ Ｓ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。
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Ｎ２にわたる模式的なバンド構造
を示したものである。△Ｅ ｃｅｂはエミッタバリア層
８とベースＮ３との間の伝導帯端エネルギーの差、△Ｅ
ｃｅｅはエミツタ層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。
ベース層３．コレクタＮ２にわたる模式的なバンド構造
を示したものである。△Ｅ ｃｅｂはエミッタバリア層
８とベースＮ３との間の伝導帯端エネルギーの差、△Ｅ
ｃｅｅはエミツタ層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・ベース間に順方向電圧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は起こらない。
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は起こらない。
Ｖｅｂが十分大きくなって、トンネル効果により△Ｅ
ｃｅｅ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△Ｅ ｃｅｂ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ン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Ｖｅｂ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。
ｃｅｅ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△Ｅ ｃｅｂ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ン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Ｖｅｂ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
純物濃度が高いのにもかかわらず、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。
純物濃度が高いのにもかかわらず、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。
なる。
次に、前述した第１の実施例の製造方法について説明す
る。結晶成長方法としてはＭ Ｂ Ｅ （Ｍｏｌｅｃｕ
ｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）を用いｎ’−Ｇａ
Ａｓ基板Ｉ基板厚上０．５μｍでドナー濃度がＩ Ｘ
１０′６ｃ ｍ−”のｎ−ＣａＡｓコレクタ層２、厚さ
５００人でアクセプタ濃度が２ Ｘ １０Ｉ９ｃ ｍ−
’のｐ’−ＧａＡｓベース層３、厚さ１００人のアンド
ープＡＪｏ、ａＧａｏ、６Ａｓエミッタバリア層８、ド
ナー濃度が５Ｘ１０Ｉ７ｃ ｍ−’で厚さ０．５μｍの
ｎ Ａｌｏ、ｚＧａｏ、ＢＡｓエミッタ層４を順次成
長した。エミッタ電極７はエミツタ層４表面にＡ ｕ
Ｇ ｅ ／ Ａ ｕを藩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ツタ層をエツチングで除去
し、Ａ ｕ Ｚ ｎ ／ Ａ ｕを蒸着して形成した。
る。結晶成長方法としてはＭ Ｂ Ｅ （Ｍｏｌｅｃｕ
ｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）を用いｎ’−Ｇａ
Ａｓ基板Ｉ基板厚上０．５μｍでドナー濃度がＩ Ｘ
１０′６ｃ ｍ−”のｎ−ＣａＡｓコレクタ層２、厚さ
５００人でアクセプタ濃度が２ Ｘ １０Ｉ９ｃ ｍ−
’のｐ’−ＧａＡｓベース層３、厚さ１００人のアンド
ープＡＪｏ、ａＧａｏ、６Ａｓエミッタバリア層８、ド
ナー濃度が５Ｘ１０Ｉ７ｃ ｍ−’で厚さ０．５μｍの
ｎ Ａｌｏ、ｚＧａｏ、ＢＡｓエミッタ層４を順次成
長した。エミッタ電極７はエミツタ層４表面にＡ ｕ
Ｇ ｅ ／ Ａ ｕを藩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ツタ層をエツチングで除去
し、Ａ ｕ Ｚ ｎ ／ Ａ ｕ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ＨＢ
Ｔにおいて、トランジスタ１投光たりの遅延時間として
３ｏｐｓが得られた。
Ｔにおいて、トランジスタ１投光たりの遅延時間として
３ｏｐｓ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−ｈｌ Ｉｉ’Ｑを果たすものである。
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−ｈｌ Ｉｉ’Ｑ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はこのグレーディ
ッドベース層内の禁止帯幅差である。
レーディッドベース層であり、△Ｅｂはこのグレーディ
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゛・−
ＧａＡｓからｐ” ＡＡ６．Ｃ；ａｏ、ｑＡＳまで変
わっているとすると、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１０００人と
すると１２ｋＶの電界がかがることになる。従って、エ
ミッタパ゛リア層８が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０．２ Ｖ）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゛・−
ＧａＡｓからｐ” ＡＡ６．Ｃ；ａｏ、ｑＡＳまで変
わっているとすると、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１０００人と
すると１２ｋＶの電界がかがることになる。従って、エ
ミッタパ゛リア層８が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０．２ Ｖ）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５００人でコレク
タ層側、エミッタバリア層側にかけてＧａＡｓからＡｊ
２゜、、Ｇａ６．、Ａｓに徐々に変化しているｐ ”−
Ａ ｌｘＧ ａ Ｉ−ＸＡ Ｓ （ｐ ＝ ２ Ｘｌ０
Ｉ９ｃ ｍ−’）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段歯たりの遅
延時間として２５ｐｓが得られた。
タ層側、エミッタバリア層側にかけてＧａＡｓからＡｊ
２゜、、Ｇａ６．、Ａｓに徐々に変化しているｐ ”−
Ａ ｌｘＧ ａ Ｉ−ＸＡ Ｓ （ｐ ＝ ２ Ｘｌ０
Ｉ９ｃ ｍ−’）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段歯たりの遅
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。
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。△Ｅ ｖｅｂ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、△Ｅ ｖｅ
ｅはエミッタバリア層８とエミツタ層４との間の充満帯
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。
の材料を示す。△Ｅ ｖｅｂ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、△Ｅ ｖｅ
ｅはエミッタバリア層８とエミツタ層４との間の充満帯
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。
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。
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、エミツタ層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、Ｍ Ｂ Ｅ法しか示さ
なかったが、Ｍ ＯＣＶ Ｄ （Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａ
ｎｉｃ ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ）、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、Ｍ Ｂ Ｅ法しか示さ
なかったが、Ｍ ＯＣＶ Ｄ （Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａ
ｎｉｃ ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ）、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Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ａ Ｉ Ｇ ａ
Ａ ｓ系しか示さなかったが、同様にＧ ａ Ａ ｓを
用いたＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＰ系や、電
子飽和速度がＧａＡｓよりも大きなＩｎＣ；ａＡｓを用
いたＩ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ
Ｅ Ａ ｓ ／ Ｉ ｎ Ａ Ｅ Ａｓ系、ＩｎＧａ
Ａｓ／ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系や、ＧａＳｂ／ＡｌＧ
ａＳｂ／Ａｊ！Ｓｂ系等の■−Ｖ化合物半導体、Ｇ ａ
／ Ｓ ｉ Ｇ ｅ ／ Ｓ ｉ系等の元素半導体、
Ｃｄ Ｔ ｅ ／ Ｃｄ Ｚ ｎ Ｔ ｅ ／ Ｚ ｎ
Ｔ ｅ系等のｎ−ｖｒ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敗している
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／ Ｉ ｎ Ａ Ｉ
Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ系）にも
本発明は適用できる。
Ａ ｓ系しか示さなかったが、同様にＧ ａ Ａ ｓを
用いたＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＰ系や、電
子飽和速度がＧａＡｓよりも大きなＩｎＣ；ａＡｓを用
いたＩ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ
Ｅ Ａ ｓ ／ Ｉ ｎ Ａ Ｅ Ａｓ系、ＩｎＧａ
Ａｓ／ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系や、ＧａＳｂ／ＡｌＧ
ａＳｂ／Ａｊ！Ｓｂ系等の■−Ｖ化合物半導体、Ｇ ａ
／ Ｓ ｉ Ｇ ｅ ／ Ｓ ｉ系等の元素半導体、
Ｃｄ Ｔ ｅ ／ Ｃｄ Ｚ ｎ Ｔ ｅ ／ Ｚ ｎ
Ｔ ｅ系等のｎ−ｖｒ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敗している
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／ Ｉ ｎ Ａ Ｉ
Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ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
のへ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・・・・・エミツタ層 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ｔ 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
帯輪差 △Ｅ ｃｅｅ ・・・エミッタ・エミッタバリア間の
伝導帯輪差 △Ｅ ｖｅｂ ・・・エミッタバリア・ベース間の充
満帯端蓋 △Ｅνｅｅ ・・・エミッタ・エミッタバリア間の充
満帯端蓋
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
のへ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・・・・・エミツタ層 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ｔ 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
帯輪差 △Ｅ ｃｅｅ ・・・エミッタ・エミッタバリア間の
伝導帯輪差 △Ｅ ｖｅｂ ・・・エミッタバリア・ベース間の充
満帯端蓋 △Ｅνｅｅ ・・・エミッタ・エミッタバリア間の充
満帯端蓋
Claims (3)
- （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、不純物を含有せずキャリアがトンネル効果
で抜けられない厚さを有する半導体からなるエミッタバ
リア層と、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
とを積層した構造を有することを特徴とする半導体装置
。 - （２）エミッタ層がｎ型半導体であり、エミツタバリア
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。 - （３）エミッタ層がｐ型半導体であり、エミッタ層の充
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 true JPS6390848A (ja) | 1988-04-21 |
| JPH0612778B2 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) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0555550A (ja) * | 1991-08-28 | 1993-03-05 | Nec Corp | トランジスタ |
| US6333236B1 (en) | 1999-06-22 | 2001-12-25 | Nec Corporation | Semiconductor device and method for manufacturing same |
-
1986
- 1986-10-06 JP JP23620886A patent/JPH0612778B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0555550A (ja) * | 1991-08-28 | 1993-03-05 | Nec Corp | トランジスタ |
| US6333236B1 (en) | 1999-06-22 | 2001-12-25 | Nec Corporation | Semiconductor device and method for manufacturing same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0612778B2 (ja) | 1994-02-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4695857A (en) | Superlattice semiconductor having high carrier density | |
| US5177583A (en) | Heterojunction bipolar transistor | |
| KR19980034078A (ko) | 핫 전자 장치(Hot Electron Device) 및 공진 터널링 핫 전자 장치 | |
| US4821082A (en) | Heterojunction bipolar transistor with substantially aligned energy levels | |
| JPH038340A (ja) | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ | |
| US4959696A (en) | Three terminal tunneling device and method | |
| US5059545A (en) | Three terminal tunneling device and method | |
| JPH0665216B2 (ja) | 半導体装置 | |
| Rhee et al. | SiGe resonant tunneling hot‐carrier transistor | |
| US4786957A (en) | Negative differential resistance element | |
| EP0216155A2 (en) | Three-terminal tunnelling device | |
| US4916495A (en) | Semiconductor device with semi-metal | |
| JPS6390848A (ja) | 半導体装置 | |
| JPS6247157A (ja) | 半導体装置 | |
| US4772932A (en) | Bipolar transistor and including gas layers between the emitter and base and the base and collector | |
| JPS6052055A (ja) | 半導体装置 | |
| JPS63161670A (ja) | 半導体装置 | |
| JPS6381854A (ja) | 半導体装置 | |
| JPS6246566A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2658934B2 (ja) | トンネルトランジスタ | |
| JPH0388369A (ja) | ヘテロ構造半導体装置 | |
| JP2771214B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPH04251934A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2780328B2 (ja) | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ | |
| Lai et al. | Enhancement of electron transfer and negative differential resistance in GaAs‐based real‐space transfer devices by using strained InGaAs channel layers |