JPS62130561A - 高速半導体装置 - Google Patents
高速半導体装置Info
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- JPS62130561A JPS62130561A JP60270803A JP27080385A JPS62130561A JP S62130561 A JPS62130561 A JP S62130561A JP 60270803 A JP60270803 A JP 60270803A JP 27080385 A JP27080385 A JP 27080385A JP S62130561 A JPS62130561 A JP S62130561A
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- JP
- Japan
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- collector
- base
- emitter
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- Prior art date
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
- H10D62/13—Semiconductor regions connected to electrodes carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. source or drain regions
- H10D62/165—Tunnel injectors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D10/00—Bipolar junction transistors [BJT]
- H10D10/80—Heterojunction BJTs
- H10D10/821—Vertical heterojunction BJTs
- H10D10/881—Resonant tunnelling transistors
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- 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】
〔概要〕
本発明は、高速半導体装置に於いて、一導電型エミッタ
層に量子井戸を形成し、その一導電型エミッタ層から共
鳴トンネリングでキャリヤが注入される反対導電型ベー
ス層を形成し、その反対導電型ベース層との間でｐｎ接
合を生成させる一導電型エミッタ層を形成することに依
り、従来の共鳴トンふリング効果を利用するホット・エ
レクトロン・トランジスタと同様に３値の高速動作が可
能で、しかも、コレクタ側ポテンシャル・バリヤを無く
し、ベース層中で散乱を受けた電子もコレクタに到達す
ることができるようにして電流利得を向上し、そして、
ｐｎ接合の作用でベース・コレクタ間の絶縁性も充分に
維持することができるようにしたものである。
層に量子井戸を形成し、その一導電型エミッタ層から共
鳴トンネリングでキャリヤが注入される反対導電型ベー
ス層を形成し、その反対導電型ベース層との間でｐｎ接
合を生成させる一導電型エミッタ層を形成することに依
り、従来の共鳴トンふリング効果を利用するホット・エ
レクトロン・トランジスタと同様に３値の高速動作が可
能で、しかも、コレクタ側ポテンシャル・バリヤを無く
し、ベース層中で散乱を受けた電子もコレクタに到達す
ることができるようにして電流利得を向上し、そして、
ｐｎ接合の作用でベース・コレクタ間の絶縁性も充分に
維持することができるようにしたものである。
本発明は、キャリヤがエミツタ層内に形成されたバリヤ
を共鳴トンネリング効果で通過してベースに注入される
形式の高速半導体装置に関する。
を共鳴トンネリング効果で通過してベースに注入される
形式の高速半導体装置に関する。
本発明者等は、さきに、実用性が極めて高い共鳴トンネ
リング効果を利用するホット・エレクトロン・トランジ
スタ（ｒｅｓｏｎａｎｔ−ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｈｏ
ｔ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：Ｒ
ＨＥＴ）を提供した（要すれば、ｖＦ願昭６０−１６０
３１４号参照）。
リング効果を利用するホット・エレクトロン・トランジ
スタ（ｒｅｓｏｎａｎｔ−ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｈｏ
ｔ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：Ｒ
ＨＥＴ）を提供した（要すれば、ｖＦ願昭６０−１６０
３１４号参照）。
第６図は該ＲＨＥ Ｔを説明する為の図であり、（Ａ）
は要部切断側面図、（Ｂ）は図（Ａ＞に対応させたエネ
ルギ・ハンド・ダイヤグラムをそれぞれ表している。
は要部切断側面図、（Ｂ）は図（Ａ＞に対応させたエネ
ルギ・ハンド・ダイヤグラムをそれぞれ表している。
第６図（Ａ）に於いて、■はｎ＋型Ｇ ａ Ａ ｓコレ
クタ層、２はＡｆｆｙｃａｔ−ｙ ＡｓＤレクタ側ポテ
ンシャル・バリヤ層、３はｎ”型ＧａＡｓへ一ス層、４
は超格子層、５はｎ＋型ＧａＡｓエミッタ層、６はエミ
ッタ荒損、７はベース電橋、８はコレクタ電極をそれぞ
れ示し、第６図（Ｂ）に於いて、Ｅ、は伝導帯の底、Ｅ
Ｆはフェルミ・レベル、Ｅｘはサブ・バンドのエネルギ
・レベルをそれぞれ示している。
クタ層、２はＡｆｆｙｃａｔ−ｙ ＡｓＤレクタ側ポテ
ンシャル・バリヤ層、３はｎ”型ＧａＡｓへ一ス層、４
は超格子層、５はｎ＋型ＧａＡｓエミッタ層、６はエミ
ッタ荒損、７はベース電橋、８はコレクタ電極をそれぞ
れ示し、第６図（Ｂ）に於いて、Ｅ、は伝導帯の底、Ｅ
Ｆはフェルミ・レベル、Ｅｘはサブ・バンドのエネルギ
・レベルをそれぞれ示している。
面、超格子層４はＡ（ｌＸＧａ、−ＸＡｓバリヤ層４Ａ
とＧａＡｓウェル層４Ｂとからなっていて、図示例では
二つのバリヤ層と一つのウェル層で構成されているが、
必要あれば複数のウェル層及びそれを形成する為のバリ
ヤ層を用いて良い。
とＧａＡｓウェル層４Ｂとからなっていて、図示例では
二つのバリヤ層と一つのウェル層で構成されているが、
必要あれば複数のウェル層及びそれを形成する為のバリ
ヤ層を用いて良い。
第７図（Ａ＞乃至（Ｃ）はＲＨＥＴの動作原理を説明す
る為のエヱルギ・ハンド・ダイヤグラムを表し、第６図
に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同
し意味を持つものとする。
る為のエヱルギ・ハンド・ダイヤグラムを表し、第６図
に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同
し意味を持つものとする。
図に於いて、Ｅつはウェル層４Ｂ内に生成されるサブ・
ハンドのエネルギ・レベル、ｑはキャリヤ（電子）の電
荷量、ψ、はコレクタ側ポテンシャル・バリヤ層２とベ
ース層３との間に於ける伝導帯底不連続値（ｃｏｎｄｕ
ｃｔｉｏｎ ｂａｎｄ ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔ
ｙ）、Ｖ、Ｅはベース・エミッタ間電圧をそれぞれ示し
ている。
ハンドのエネルギ・レベル、ｑはキャリヤ（電子）の電
荷量、ψ、はコレクタ側ポテンシャル・バリヤ層２とベ
ース層３との間に於ける伝導帯底不連続値（ｃｏｎｄｕ
ｃｔｉｏｎ ｂａｎｄ ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔ
ｙ）、Ｖ、Ｅはベース・エミッタ間電圧をそれぞれ示し
ている。
第７図（Ａ）はベース・エミッタ間電圧■ＢＦが２ Ｅ
ｘ ／ ｑより小さい（０か或いは０に近い）場合に於
けるエネルギ・ハンド・ダイヤグラムである。
ｘ ／ ｑより小さい（０か或いは０に近い）場合に於
けるエネルギ・ハンド・ダイヤグラムである。
図示の状態では、コレクタ・エミッタ間に電圧ＶＣＥが
印加されているが、ベース・エミッタ間電圧Ｖ！ＩＥが
殆ど０であるので、エミツタ層５に於けるエネルギ・レ
ベルがウェル層４Ｂに於けるサブ・ハンドのエネルギ・
レベルＥｘと相違している為、エミツタ層５に於ける電
子は超格子層４をトンネリングしてベース層３に抜ける
ことは不可能であり、従って、ＲＨＥＴには電流が流れ
ていない。
印加されているが、ベース・エミッタ間電圧Ｖ！ＩＥが
殆ど０であるので、エミツタ層５に於けるエネルギ・レ
ベルがウェル層４Ｂに於けるサブ・ハンドのエネルギ・
レベルＥｘと相違している為、エミツタ層５に於ける電
子は超格子層４をトンネリングしてベース層３に抜ける
ことは不可能であり、従って、ＲＨＥＴには電流が流れ
ていない。
第７図（Ｂ）はベース・エミッタ間電圧■□が２Ｅイ／
ｑに殆ど等しい場合に於けるエネルギ・ハンド・ダイヤ
グラムである。
ｑに殆ど等しい場合に於けるエネルギ・ハンド・ダイヤ
グラムである。
図示の状態では、エミツタ層５に於けるエネルギ・レベ
ルがウェル層４Ｂに於けるサブ・バンドのエネルギ・レ
ベルＥＸと整合する為、エミツタ層５に於ける電子は共
鳴トンネリング効果で超格子層４を抜けてベース層３に
注入され、そこでポテンシャル・エネルギ（０，３（ｅ
Ｖ））が運動エネルギに変換されるので、電子は所謂ホ
ットな状態となり、ベース層３をバリステインクに通過
してコレクタ層１に到達するものである。
ルがウェル層４Ｂに於けるサブ・バンドのエネルギ・レ
ベルＥＸと整合する為、エミツタ層５に於ける電子は共
鳴トンネリング効果で超格子層４を抜けてベース層３に
注入され、そこでポテンシャル・エネルギ（０，３（ｅ
Ｖ））が運動エネルギに変換されるので、電子は所謂ホ
ットな状態となり、ベース層３をバリステインクに通過
してコレクタ層１に到達するものである。
第７図（Ｃ）はベース・エミッタ間電圧ＶＩＩＥが２
Ｅｘ ／ ｑより大きい場合に於けるエネルギ・バンド
・ダイヤグラムである。
Ｅｘ ／ ｑより大きい場合に於けるエネルギ・バンド
・ダイヤグラムである。
図示の状態では、エミツタ層５に於けるエネルギ・レベ
ルがウェル層４Ｂに於けるサブ・ハンドのエネルギ・レ
ベルＥｘより高くなってしまうので共鳴トンネリング効
果は発生せず、再びエミツタ層５からベース層３に抜け
る電子はなくなって電流は低減されるが、超格子層４に
於ける二つのバリヤｌｉ ４ Ａのうち、ベース層３に
近い側のバリヤ層４Ａを適当に低くしておけば、電子は
エミツタ層５に近い側のバリヤ層４Ａを直接トン不リン
グするので、成る有限の値のコレクタ電流を流すことが
できる。
ルがウェル層４Ｂに於けるサブ・ハンドのエネルギ・レ
ベルＥｘより高くなってしまうので共鳴トンネリング効
果は発生せず、再びエミツタ層５からベース層３に抜け
る電子はなくなって電流は低減されるが、超格子層４に
於ける二つのバリヤｌｉ ４ Ａのうち、ベース層３に
近い側のバリヤ層４Ａを適当に低くしておけば、電子は
エミツタ層５に近い側のバリヤ層４Ａを直接トン不リン
グするので、成る有限の値のコレクタ電流を流すことが
できる。
前記説明から判るように、ＲＨＥＴは、そのエミッタ電
流が微分真性抵抗特性を有している。
流が微分真性抵抗特性を有している。
前記説明から判るように、本発明者等が開発したＲＨＥ
Ｔは１個の素子で３値の出力を得ることができるので、
３値論理回路、発振器など多くの用途があり、しかも、
それ等を全て高速化することができるが、未だ、改良の
余地を残している。
Ｔは１個の素子で３値の出力を得ることができるので、
３値論理回路、発振器など多くの用途があり、しかも、
それ等を全て高速化することができるが、未だ、改良の
余地を残している。
その一つとして、電流利得が充分に採れないことが挙げ
られる。
られる。
その理由は、エミツタ層５から超格子層４を共鳴トンネ
リングしてベース層３に注入されてポット化された電子
の多くが、ベース層３中でフォノン散乱（オプチカル・
フォノン散乱、谷内散乱）を受けてコレクタ側ポテンシ
ャル・バリヤＮ２を越えることができないからである。
リングしてベース層３に注入されてポット化された電子
の多くが、ベース層３中でフォノン散乱（オプチカル・
フォノン散乱、谷内散乱）を受けてコレクタ側ポテンシ
ャル・バリヤＮ２を越えることができないからである。
本発明は、コレクタ側ポテンシャル・バリヤを無くし、
ベース層中で散乱を受けた電子もコレクタに到達するこ
とができるように、しかも、ベース・コレクタ間の絶縁
性も充分に維持することができるようにするものである
。
ベース層中で散乱を受けた電子もコレクタに到達するこ
とができるように、しかも、ベース・コレクタ間の絶縁
性も充分に維持することができるようにするものである
。
本発明に依る高速半導体装置に於いては、エネルギ・サ
ブ・バンドが生成される少なくとも一つの量子井戸（例
えばＧａＡｓ量子井戸層１６）が形成された一導電型エ
ミッタＮ（例えばｎ型ＡｌｘＧａ＋−ＸＡｓエミツタ層
１７）と、該一導電型エミッタ層から共鳴トン不リング
効果に依ってキャリヤが注入される反対導電型ベース層
（例えばｐ＋型Ｑ ａ 、Ａ、 ｓベース層１４）と、
該反対導電型ベース層との間にｐｎ接合を生成する一導
電型コレクタ層（例えばｎ型ＧａＡｓコレクタ層１３）
とを備えてなる構成を採っている。
ブ・バンドが生成される少なくとも一つの量子井戸（例
えばＧａＡｓ量子井戸層１６）が形成された一導電型エ
ミッタＮ（例えばｎ型ＡｌｘＧａ＋−ＸＡｓエミツタ層
１７）と、該一導電型エミッタ層から共鳴トン不リング
効果に依ってキャリヤが注入される反対導電型ベース層
（例えばｐ＋型Ｑ ａ 、Ａ、 ｓベース層１４）と、
該反対導電型ベース層との間にｐｎ接合を生成する一導
電型コレクタ層（例えばｎ型ＧａＡｓコレクタ層１３）
とを備えてなる構成を採っている。
前記手段を採ると、従来の共鳴トンネリング効果を利用
するホット・エレクトロン・トランジスタと同様に３値
の高速動作が可能であり、しかも、コレクタ側ポテンシ
ャル・バリヤが無いから、ベース層中で散乱を受けたキ
ャリヤもコレクタに到達することが可能となって電流利
得が向上し、そして、ｐｎ接合の作用でベース・コレク
タ間の絶縁性も充分に維持することができる。
するホット・エレクトロン・トランジスタと同様に３値
の高速動作が可能であり、しかも、コレクタ側ポテンシ
ャル・バリヤが無いから、ベース層中で散乱を受けたキ
ャリヤもコレクタに到達することが可能となって電流利
得が向上し、そして、ｐｎ接合の作用でベース・コレク
タ間の絶縁性も充分に維持することができる。
第１図は本発明一実施例に用いるウェハの要部切断側面
図を表している。
図を表している。
図に於いて、１１は半絶縁性であるＧａＡｓ基板、１２
はｎ”型ＧａＡｓコレクタ・コンタクト層、１３はｎ型
ＧａＡｓコレクタ層、Ｉ４はｐ＋型ＧａＡｓベース層、
１５はＡ７！、Ｇａ、−ｙＡｓバリヤ層、１６はＧａＡ
Ｓ量子井戸層、１７はｎ型Ａ／！ＸＧａ１−、Ａｓエミ
ツタ層、１８はｎ＋型ＧａＡｓエミッタ・コンタクト層
をそれぞれ示している。尚、巳はエミッタを構成する半
導体層を、Ｂはベースを構成する半導体層を、Ｃはコレ
クタを構成する半導体層をそれぞれ指示する記号であり
、エミッタＥはバリヤ層１５と量子井戸層１６とエミツ
タ層１７とエミッタ・コンタクト層１８で、ベースＢは
ベース層１４で、コレクタＣはコレクタ１１３及びコレ
クタ・コンタクト［１２で構成されている。
はｎ”型ＧａＡｓコレクタ・コンタクト層、１３はｎ型
ＧａＡｓコレクタ層、Ｉ４はｐ＋型ＧａＡｓベース層、
１５はＡ７！、Ｇａ、−ｙＡｓバリヤ層、１６はＧａＡ
Ｓ量子井戸層、１７はｎ型Ａ／！ＸＧａ１−、Ａｓエミ
ツタ層、１８はｎ＋型ＧａＡｓエミッタ・コンタクト層
をそれぞれ示している。尚、巳はエミッタを構成する半
導体層を、Ｂはベースを構成する半導体層を、Ｃはコレ
クタを構成する半導体層をそれぞれ指示する記号であり
、エミッタＥはバリヤ層１５と量子井戸層１６とエミツ
タ層１７とエミッタ・コンタクト層１８で、ベースＢは
ベース層１４で、コレクタＣはコレクタ１１３及びコレ
クタ・コンタクト［１２で構成されている。
ここに示した各半導体層に於ける主なデータを例示する
と次の通りである。
と次の通りである。
■ コレクタ・コンタクト層１２について厚さ：２００
０（人〕 不純物４度： ５ Ｘ １０Ｉ８（ｃｍ−３）■ コレ
クタ層１３について 厚さ：３０００ （人〕 不純物４度： Ｉ Ｘ １０” （ｃｍ−’）■ ベ
ース層１４について 厚さ：２０００（人） 不純物４度：５Ｘ１０１θ （ｃｍ−’）■ バリヤ層
１５について 厚さ：５０ 〔人］ ｙ値：０．３ ■ 量子井戸層１６について 厚さ：５０ 〔人〕 ■ エミツタ層１７について 厚さ：３０００ （人〕 不純物濃度： Ｉ Ｘ １０Ｉ７（ｃｍ−”）Ｘ値：０
．３ ■ エミッタ・コンタクト層Ｉ８について厚さ： ２０
００〜３０００ （人〕不純物濃度： ６ Ｘ １０
” （ａｍ−’）第２図は第１図について説明したウ
ェハを用いて製造した本発明一実施例の要部切断側面図
を表し、第１図に於いて用いた記号と同記号は同部分を
示すか或いは同じ意味を持つものとする。
０（人〕 不純物４度： ５ Ｘ １０Ｉ８（ｃｍ−３）■ コレ
クタ層１３について 厚さ：３０００ （人〕 不純物４度： Ｉ Ｘ １０” （ｃｍ−’）■ ベ
ース層１４について 厚さ：２０００（人） 不純物４度：５Ｘ１０１θ （ｃｍ−’）■ バリヤ層
１５について 厚さ：５０ 〔人］ ｙ値：０．３ ■ 量子井戸層１６について 厚さ：５０ 〔人〕 ■ エミツタ層１７について 厚さ：３０００ （人〕 不純物濃度： Ｉ Ｘ １０Ｉ７（ｃｍ−”）Ｘ値：０
．３ ■ エミッタ・コンタクト層Ｉ８について厚さ： ２０
００〜３０００ （人〕不純物濃度： ６ Ｘ １０
” （ａｍ−’）第２図は第１図について説明したウ
ェハを用いて製造した本発明一実施例の要部切断側面図
を表し、第１図に於いて用いた記号と同記号は同部分を
示すか或いは同じ意味を持つものとする。
図に於いて、１９はエミッタ電極、２０はベース電極、
２１はコレクタ電極をそれぞれ示している。
２１はコレクタ電極をそれぞれ示している。
各電極に関する主なデータを例示すると次の通りである
。
。
■ エミッタ電極１９について
材料＋Ａｕ−Ｇｅ／Ａｕ
厚さ：３００Ｃ人）／３０００（人〕
■ ベース電極２０について
材料：Ｃｒ／Ａｕ
厚さ： ３ＯＯ（人）／３０００（人〕■ コレクタ電
極２１について 材料：Ａｕ−Ｇｅ／Ａｕ 厚さ：３００ Ｃ人）／３０００（人〕第３図は第１
図及び第２図に関して説明した実施例のエネルギ・ハン
ド・ダイヤグラムを表し、第１図及び第２図、第６図及
び第７図に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか
或いは同じ意味を持つものとする。尚、Ｅ ｖは価電子
帯の上端を示している。
極２１について 材料：Ａｕ−Ｇｅ／Ａｕ 厚さ：３００ Ｃ人）／３０００（人〕第３図は第１
図及び第２図に関して説明した実施例のエネルギ・ハン
ド・ダイヤグラムを表し、第１図及び第２図、第６図及
び第７図に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか
或いは同じ意味を持つものとする。尚、Ｅ ｖは価電子
帯の上端を示している。
第１図乃至第３図から明らかなように、本発明に依る高
速半導体装置では、第６図及び第７図について説明した
従来のそれと比較すると、■ ベースＢがｐ型になって
いること ■ コレクタ側ポテンシャル・バリヤが存在しないこと ■ コレクタＣがｎ型になっていることの点で大きく相
違している。
速半導体装置では、第６図及び第７図について説明した
従来のそれと比較すると、■ ベースＢがｐ型になって
いること ■ コレクタ側ポテンシャル・バリヤが存在しないこと ■ コレクタＣがｎ型になっていることの点で大きく相
違している。
このように、コレクタ側ポテンシャル・バリヤが存在し
ないことから、ベースＢで散乱を受けたキャリヤ（この
場合、エレクトロン）も容易にコレクタＣに達すること
ができるから電流利得は大きくなり、また、ベース・コ
レクタ間にはｐｎ接合が存在することから絶縁性は充分
に維持されている。
ないことから、ベースＢで散乱を受けたキャリヤ（この
場合、エレクトロン）も容易にコレクタＣに達すること
ができるから電流利得は大きくなり、また、ベース・コ
レクタ間にはｐｎ接合が存在することから絶縁性は充分
に維持されている。
前記構成からすれば、本発明に依る高速半導体装置は、
共鳴トンネリングを利用したベテロ接合バイポーラ・ト
ランジスタ（ｒｅｓｏｎａｎｔ −ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ
ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ ｂｉｐｏｌａｒ
ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＲＨＢＴ）と呼ぶことが適
切であろうと考えられる。また、この高速半導体装置で
は、前記実施例に見られるように、エミツタ層１７を構
成する半導体に、ベース層１４を構成する半導体に比較
して、エネルギ・ハンド・ギャップが大きいものを用い
ることに依り、ベース層１４からエミツタ層１７に正孔
が注入されるのを抑止することができるので、電子の注
入効率が増大し、より一層の電流利得改善を図ることが
できる。
共鳴トンネリングを利用したベテロ接合バイポーラ・ト
ランジスタ（ｒｅｓｏｎａｎｔ −ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ
ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ ｂｉｐｏｌａｒ
ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＲＨＢＴ）と呼ぶことが適
切であろうと考えられる。また、この高速半導体装置で
は、前記実施例に見られるように、エミツタ層１７を構
成する半導体に、ベース層１４を構成する半導体に比較
して、エネルギ・ハンド・ギャップが大きいものを用い
ることに依り、ベース層１４からエミツタ層１７に正孔
が注入されるのを抑止することができるので、電子の注
入効率が増大し、より一層の電流利得改善を図ることが
できる。
第４図は本発明に依る他の実施例の要部切断側面図を表
し、第１図乃至第３図に於いて用いた記号と同記号は同
部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
し、第１図乃至第３図に於いて用いた記号と同記号は同
部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
本実施例が第１図乃至第３図に関して説明した実施例と
相違する点は、ＧａＡｓ量子井戸層１６がＡｆｆ、Ｇａ
、−、Ａｓバリヤ層１５並びに１５’で挟まれているこ
とである。尚、バリヤ層１５′はバリヤ層１５と全く同
じ構成のものである。
相違する点は、ＧａＡｓ量子井戸層１６がＡｆｆ、Ｇａ
、−、Ａｓバリヤ層１５並びに１５’で挟まれているこ
とである。尚、バリヤ層１５′はバリヤ層１５と全く同
じ構成のものである。
第５図は第４図に関して説明した実施例のエネルギ・ハ
ンド・ダイヤグラムを表し、第１図乃至第４図、第６図
及び第７図に於いて用いた記号と同記号は同部分を示す
か或いは同じ意味を持つものとする。
ンド・ダイヤグラムを表し、第１図乃至第４図、第６図
及び第７図に於いて用いた記号と同記号は同部分を示す
か或いは同じ意味を持つものとする。
この実施例に依ると、第１図乃至第３図に関して説明し
た実施例に比較して、バリヤ作用が更に顕在化されるこ
とは云うまでもなく、例えばバリヤ層１５′及び１５を
越えるようなキャリヤは皆無となる。
た実施例に比較して、バリヤ作用が更に顕在化されるこ
とは云うまでもなく、例えばバリヤ層１５′及び１５を
越えるようなキャリヤは皆無となる。
前記各実施例に於いては、ｎｐｎ型トランジスタについ
て説明したが、これは、ｐｎｐ型にしても良いことは勿
論であり、また、量子井戸層は複数にしても良いことは
云うまでもない。
て説明したが、これは、ｐｎｐ型にしても良いことは勿
論であり、また、量子井戸層は複数にしても良いことは
云うまでもない。
本発明に依る高速半導体装置に於いては、一導電型エミ
ッタ層に量子井戸を形成し、その−導電型エミッタ層か
ら共鳴トン不リングでキャリヤが注入される反対導電型
ベース層を形成し、その反対導電型ベース層との間でｐ
ｎ接合を生成させる一導電型エミッタ層を形成した構成
を採っている。
ッタ層に量子井戸を形成し、その−導電型エミッタ層か
ら共鳴トン不リングでキャリヤが注入される反対導電型
ベース層を形成し、その反対導電型ベース層との間でｐ
ｎ接合を生成させる一導電型エミッタ層を形成した構成
を採っている。
この構成に依れば、従来の共鳴トンネリング効果を利用
するホット・エレクトロン・トランジスタと同様に微分
負性抵抗特性を持つことができる為、３値の高速動作が
可能であり、しかも、コレクタ側ポテンシャル・バリヤ
が無いから、ベース層中で散乱を受けた電子もコレクタ
に到達することができるので、その電流利得は向上し、
また、ｐｎ接合の作用でベース・コレクタ間の絶縁性も
充分に維持することが可能である。
するホット・エレクトロン・トランジスタと同様に微分
負性抵抗特性を持つことができる為、３値の高速動作が
可能であり、しかも、コレクタ側ポテンシャル・バリヤ
が無いから、ベース層中で散乱を受けた電子もコレクタ
に到達することができるので、その電流利得は向上し、
また、ｐｎ接合の作用でベース・コレクタ間の絶縁性も
充分に維持することが可能である。
第１図は本発明一実施例に用いるウェハの要部切断側面
図、第２図は本発明一実施例の要部切断側面図、第３図
は第２図に見られる実施例のエネルギ・バンド・ダイヤ
グラム、第４図は本発明に於ける他の実施例の要部切断
側面図、第５図は第４図に見られる実施例のエネルギ・
バンド・ダイヤグラム、第６図（Ａ）及び（Ｂ）はＲＨ
ＥＴの要部切断側面図及びエネルギ・ハンド・ダイヤグ
ラム、第７図（Ａ）乃至（Ｃ）はＲＨＥＴの動作原理を
説明する為のエネルギ・バンド・ダイヤグラムをそれぞ
れ表している。 図に於いて、ＩＩは半絶縁性であるＧａＡｓ基板、１２
はｎ”型ＧａＡｓコレクタ・コンタクト層、１３はｎ型
ＧａＡｓコレクタ層、１４はｐ＋型ＧａＡｓベース層、
１５は” ｙ Ｇ ａ ｌ−ｙ Ａ ５バリヤ層、１６
はＧａＡｓ量子井戸層、１７はｎ型” ｘ Ｇ ａ ｌ
−Ｘ Ａ Ｓエミツタ層、１８はｎ＋型ＧａＡｓエミッ
タ・コンタクト層、１９はエミッタ電極、２０はベース
電極、２１はコレクタ電極、Ｅはエミッタを構成する半
導体層、Ｂはベースを構成する半導体層、Ｃはコレクタ
を構成する半導体層をそれぞれ示している。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 相 谷 昭 司 代理人弁理士 渡 邊 弘 一 実施例に用いるウェハの要部切断側面図第１図 実施例の要部切断側面図 第２図 実施例の要部切断側面図 第４図 φ φ く く （’）％”ｕの
図、第２図は本発明一実施例の要部切断側面図、第３図
は第２図に見られる実施例のエネルギ・バンド・ダイヤ
グラム、第４図は本発明に於ける他の実施例の要部切断
側面図、第５図は第４図に見られる実施例のエネルギ・
バンド・ダイヤグラム、第６図（Ａ）及び（Ｂ）はＲＨ
ＥＴの要部切断側面図及びエネルギ・ハンド・ダイヤグ
ラム、第７図（Ａ）乃至（Ｃ）はＲＨＥＴの動作原理を
説明する為のエネルギ・バンド・ダイヤグラムをそれぞ
れ表している。 図に於いて、ＩＩは半絶縁性であるＧａＡｓ基板、１２
はｎ”型ＧａＡｓコレクタ・コンタクト層、１３はｎ型
ＧａＡｓコレクタ層、１４はｐ＋型ＧａＡｓベース層、
１５は” ｙ Ｇ ａ ｌ−ｙ Ａ ５バリヤ層、１６
はＧａＡｓ量子井戸層、１７はｎ型” ｘ Ｇ ａ ｌ
−Ｘ Ａ Ｓエミツタ層、１８はｎ＋型ＧａＡｓエミッ
タ・コンタクト層、１９はエミッタ電極、２０はベース
電極、２１はコレクタ電極、Ｅはエミッタを構成する半
導体層、Ｂはベースを構成する半導体層、Ｃはコレクタ
を構成する半導体層をそれぞれ示している。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 相 谷 昭 司 代理人弁理士 渡 邊 弘 一 実施例に用いるウェハの要部切断側面図第１図 実施例の要部切断側面図 第２図 実施例の要部切断側面図 第４図 φ φ く く （’）％”ｕの
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 エネルギ・サブ・バンドが生成される少なくとも一つの
量子井戸が形成された一導電型エミッタ層と、 該一導電型エミッタ層から共鳴トンネリング効果に依っ
てキャリヤが注入される反対導電型ベース層と、 該反対導電型ベース層との間にｐｎ接合を生成する一導
電型コレクタ層とを備えてなることを特徴とする高速半
導体装置。
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| US07/659,162 US5151618A (en) | 1985-12-03 | 1991-02-22 | Resonant-tunneling heterojunction bipolar transistor device |
| US08/148,402 US5389804A (en) | 1985-12-03 | 1993-11-08 | Resonant-tunneling heterojunction bipolar transistor device |
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