Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH0337736B2 - - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH0337736B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0337736B2
JPH0337736B2 JP59075886A JP7588684A JPH0337736B2 JP H0337736 B2 JPH0337736 B2 JP H0337736B2 JP 59075886 A JP59075886 A JP 59075886A JP 7588684 A JP7588684 A JP 7588684A JP H0337736 B2 JPH0337736 B2 JP H0337736B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
base
emitter
collector
band
qbt
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.)
Expired
Application number
JP59075886A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60219767A (en
Inventor
Takashi Mimura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP59075886A priority Critical patent/JPS60219767A/en
Priority to CA000478704A priority patent/CA1237824A/en
Priority to EP85400744A priority patent/EP0159273B1/en
Priority to DE8585400744T priority patent/DE3583302D1/en
Priority to KR1019850002594A priority patent/KR900004466B1/en
Publication of JPS60219767A publication Critical patent/JPS60219767A/en
Priority to US07/059,216 priority patent/US4958201A/en
Publication of JPH0337736B2 publication Critical patent/JPH0337736B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D48/00Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
    • H10D48/30Devices controlled by electric currents or voltages
    • H10D48/32Devices controlled 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
    • H10D48/34Bipolar devices
    • H10D48/345Bipolar transistors having ohmic electrodes on emitter-like, base-like, and collector-like regions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、従来のものと全く異なる動作原理を
有し、超高速で動作可能なバイポーラ形式のトラ
ンジスタ(quantized base transistor:QBT)
を縦続接続してなる半導体装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] Technical Field of the Invention The present invention relates to a bipolar type transistor (quantized base transistor: QBT) which has an operating principle completely different from conventional ones and can operate at ultra high speed.
This invention relates to a semiconductor device formed by cascade-connecting.

従来技術と問題点 一般に、バイポーラ・トランジスタの動作原理
は良く知られているが、次に、その概略を第1図
を参照して説明する。
Prior Art and Problems Generally, the principle of operation of bipolar transistors is well known, and will now be briefly explained with reference to FIG.

第1図は従来のnpn型バイポーラ・トランジス
タが熱平衡状態にある場合のエネルギ・バンド・
ダイヤグラムである。
Figure 1 shows the energy band of a conventional npn bipolar transistor when it is in thermal equilibrium.
This is a diagram.

図に於いて、Eはエミツタ、Bはベース、Cは
コレクタ、EFはフエルミ・レベル、EVは価電子
帯、ECは伝導帯、n,p,は導電型をそれぞれ
示している。
In the figure, E is the emitter, B is the base, C is the collector, E F is the Fermi level, EV is the valence band, E C is the conduction band, and n and p are the conductivity types, respectively.

このようなバイポーラ・トランジスタに於いて
基本とされる動作原理は次の通りである。
The basic operating principle of such a bipolar transistor is as follows.

今、エミツタEとベースB間に順方向電圧を印
加すると、エミツタEからベースBに注入された
電子がベースB中を拡散等で走行してコレクタC
に到達することに依つて信号がエミツタEからコ
レクタCに伝達されたことになる。
Now, when a forward voltage is applied between emitter E and base B, electrons injected from emitter E to base B travel through base B by diffusion etc.
The signal has been transmitted from emitter E to collector C by reaching .

従つて、このバイポーラ・トランジスタの動作
速度は、究極的には、電子が拡散等でエミツタE
からコレクタCまで走行するのに要する時間、即
ち、拡散等に依る走行時間で規制されていること
になる。
Therefore, the operating speed of this bipolar transistor ultimately depends on the emitter E due to electron diffusion, etc.
It is regulated by the time required to travel from the source to the collector C, that is, the travel time due to diffusion and the like.

発明の目的 本発明は、全く新しい動作原理に依つて高速動
作が可能であり、且つ、特異な信号伝達特性を有
するトランジスタ(以下、QBTと呼ぶ)を利用
した相補型半導体装置を提供する。
OBJECTS OF THE INVENTION The present invention provides a complementary semiconductor device that is capable of high-speed operation based on a completely new operating principle and utilizes a transistor (hereinafter referred to as QBT) having unique signal transmission characteristics.

発明の構成 本発明の半導体装置に於いては、マイノリテ
イ・キヤリヤに対するサブ・バンド(例えばサ
ブ・バンドE1,E2……)が生成され得る一導電
型のベース(例えばp型ベースB)と、前記一導
電型のベースよりエネルギ・バンド・ギヤツプが
大であつてトンネル効果を生じ得る程度の厚さを
有するエミツタ・ポテンシヤル・バリヤ(例えば
エミツタ・ポテンシヤル・バリヤPBE)を介して
前記一導電型のベースに接する反対導電型のエミ
ツタ(例えばn型エミツタE)と、前記一導電型
のベースよりエネルギ・バンド・ギヤツプが大で
あつてトンネル効果を生じ得る程度の厚さを有す
るコレクタ・ポテンシヤル・バリヤ(例えばコレ
クタ・ポテンシヤル・バリヤPBC)を介して前記
一導電型のベースに接する反対導電型のコレクタ
(例えばn型コレクタC)とを備え、前記ベース
に生成されたマイノリテイ・キヤリヤに対するサ
ブ・バンドを介してエミツタからコレクタへ前記
マイノリテイ・キヤリヤが共鳴トンネリング遷移
するトランジスタ並びに前記トランジスタと同様
の構造を有し且つ前記サブ・バンドとはエネルギ
準位を異にするサブ・バンドが生成されるトラン
ジスタを縦続接続してなることを特徴とする構成
になつている。
Structure of the Invention In the semiconductor device of the present invention, a base of one conductivity type (for example, p-type base B) in which sub-bands (for example, sub-bands E 1 , E 2 . . . ) for minority carriers can be generated; , the one conductivity is transmitted through an emitter potential barrier (for example, an emitter potential barrier PB E ) having a larger energy band gap than the base of the one conductivity type and having a thickness sufficient to cause a tunnel effect. an emitter of the opposite conductivity type (for example, an n-type emitter E) in contact with the base of the mold, and a collector potential having a larger energy band gap than the base of the one conductivity type and having a thickness sufficient to cause a tunnel effect. a collector of an opposite conductivity type (for example, an n-type collector C ) that is in contact with the base of one conductivity type via a barrier (for example, a collector potential barrier PB C ), and a sub-base for the minority carrier generated on the base; - A transistor in which the minority carrier undergoes resonant tunneling transition from the emitter to the collector via the band, and a sub-band having a similar structure to the transistor and having a different energy level from the sub-band are generated. The structure is characterized by cascading transistors.

本発明の半導体装置に用いられているQBTの
動作原理は従来のバイポーラ・トランジスタと全
く異なつているので、それを次に説明することに
する。
The operating principle of the QBT used in the semiconductor device of the present invention is completely different from that of conventional bipolar transistors, so it will be explained next.

第2図はQBTが熱平衡状態にある場合のエネ
ルギ・バンド・ダイヤグラムを表し、第1図に関
して説明した部分と同部分は同記号で指示してあ
る。
FIG. 2 shows an energy band diagram when QBT is in thermal equilibrium, and the same parts as those explained with respect to FIG. 1 are designated with the same symbols.

図に於いて、PBEはエミツタ・ポテンシヤル・
バリヤ、PBCはコレクタ・ポテンシヤル・バリ
ヤ、E1,E2……Eo……はサブ・バンド、LBはベ
ースBの幅(厚み)、ZはエミツタEからコレク
タCへ向かう方向をそれぞれ示している。
In the figure, PB E is the emitter potential.
barrier, PB C is the collector potential barrier, E 1 , E 2 ...E o ... is the sub-band, L B is the width (thickness) of the base B, and Z is the direction from emitter E to collector C. It shows.

さて、エミツタ・ポテンシヤル・バリヤPBE
コレクタ・ポテンシヤル・バリヤPBCとで挟まれ
たベースBは実質的に2次元であり、そして、電
子(キヤリヤ)のZ方向の運動が量子化される程
度に充分に薄く、例えば、50〔Å〕程度に設定さ
れるものとする。
Now, the base B sandwiched between the emitter potential barrier PB E and the collector potential barrier PB C is substantially two-dimensional, and to the extent that the movement of electrons (carriers) in the Z direction is quantized. The thickness is set to be sufficiently thin, for example, about 50 [Å].

このようにベースBを薄く形成すると、ベース
Bはポテンシヤルの井戸のような状態になつてい
て、その中では、エミツタEからコレクタCへ向
かう電子、即ち、Z方向に向かう電子は或る特定
のエネルギ準位しかとることができない状態が実
現される。即ち、前記量子化に伴つて、ベースB
にはサブ・バンドE1,E2……Eo……が形成され
る。
When base B is formed thin in this way, base B becomes like a potential well, in which electrons traveling from emitter E to collector C, that is, electrons traveling in the Z direction, A state is realized in which only energy levels can be assumed. That is, along with the quantization, the base B
sub-bands E 1 , E 2 . . . E o . . . are formed.

サブ・バンドのエネルギ準位Eoひ近似的には、
即ち、ポテンシヤル・バリヤを無限大とした場合
には、 Eo=πζ2n2/2m*LB 2 ζ=h/2π h:プランク定数 n=エネルギ量子数 m*=電子の有効質量(effective mass) LB=ベース幅 で与えられる。
Approximately, the energy level E o of the sub-band is
That is, when the potential barrier is set to infinity, E o = πζ 2 n 2 /2m * L B 2 ζ = h/2π h: Planck's constant n = energy quantum number m * = effective mass of electron mass) L B = given by base width.

さて、このようなQBTに於いて、エミツタE
及びB間に順方向電圧を印加すると、その場合の
エネルギ・バンド・ダイヤグラムは第3図に見ら
れるように変化する。
Now, in such QBT, Emitsuta E
When a forward voltage is applied between B and B, the energy band diagram in that case changes as shown in FIG.

第3図では第2図に関して説明した部分と同部
分は同記号で指示してある。
In FIG. 3, the same parts as those explained in connection with FIG. 2 are indicated by the same symbols.

図に於いて、VEBはエミツタ・ベース間電圧、
VCBはコレクタ・ベース間電圧、DBはドブロイ
(DeBloglie)波をそれぞれ示し、そして、エミ
ツタ・ポテンシヤル・バリヤPBE及びコレクタ・
ポテンシヤル・バリヤPBCそれぞれの厚さは電子
がトンネリング可能な程度に選択されている。
In the figure, V EB is the emitter-base voltage,
V CB is the collector-base voltage, DB is the DeBloglie wave, and the emitter potential barrier PB E and the collector
The thickness of each potential barrier PB C is selected to allow electron tunneling.

図示のように電圧が印加された場合に於いて、
例えば、エネルギ準位E1と同じエネルギを有す
る電子がエミツタEからZ方向に注入されると、
該電子はドブロイ波DBに見られるように透過率
1、即ち、完全透過でコレクタCに到達する。
When voltage is applied as shown,
For example, when electrons with the same energy as energy level E1 are injected from emitter E in the Z direction,
The electrons reach the collector C with a transmittance of 1, that is, complete transmission, as seen in the de Broglie wave DB.

この電子がエミツタEからコレクタCに到達す
る過程では、従来のような走行に依るものではな
く、トンネル効果で二つのポテンシヤル・バリヤ
を通り抜ける、所謂、共鳴トンネリング
(resonant tunneling)に依る遷移である為に極
めて高速である。
The process in which these electrons reach collector C from emitter E does not rely on conventional travel, but rather a transition that relies on so-called resonant tunneling, in which they pass through two potential barriers due to the tunnel effect. It is extremely fast.

このQBTをトランシスタ動作させる場合には、
エミツタ・ベース間電圧VEBに依つてエネルギ・
バンドのアライメントを実現させるのみで良く、
原理的にはベース電流は動作に不可欠ではない。
When operating this QBT as a transistor,
Depending on the emitter-base voltage V EB, the energy
All you need to do is achieve band alignment.
In principle, the base current is not essential for operation.

従つて、入力電圧は直流的には零であるが、エ
ミツタ・ベース間静電容量を充電する為の変位電
流は流れるので、これが回路を通して一定電流と
なり、オーミツク電流がエミツタ及びベース中を
流れ、それに依るジユール損で交流電力が発生す
ることになる。
Therefore, although the input voltage is zero in direct current terms, a displacement current flows to charge the capacitance between the emitter and base, so this becomes a constant current through the circuit, and an ohmic current flows through the emitter and base. AC power is generated due to the resulting Joule loss.

一般に、出力電力がコレクタ電流とコレクタ・
ベース間電圧VCBとの積であるから、このQBTは
増幅器としての機能を有しているものである。
In general, the output power is the collector current and the collector current.
Since this is the product of the base-to-base voltage V CB , this QBT has the function of an amplifier.

また、ベース・エミツタ間電圧VEBを増加させ
て、例えば、エネルギ準位E1及びE2の中間にエ
ミツタの伝導帯ECがアライメントされたような
場合には、電子の透過率は零、即ち、完全反射の
状態になり、コレクタ電流も零になる。
In addition, if the base-emitter voltage V EB is increased so that the conduction band E C of the emitter is aligned between the energy levels E 1 and E 2 , the electron transmittance becomes zero. That is, it becomes a state of complete reflection, and the collector current also becomes zero.

更に、ベース・エミツタ間電圧VEBを増加させ
て、例えば、エネルギ準位E2と伝導帯ECとがア
ライメントされると再び完全透過となり、コレク
タ電流が発生する。
Furthermore, when the base-emitter voltage V EB is increased and, for example, the energy level E 2 and the conduction band E C are aligned, complete transmission becomes possible again and a collector current is generated.

このように、QBTは、その稀に見る高速性に
加え、従来のトランジスタにない強い非線型と多
様な機能を有している。
In this way, in addition to its rare high speed, QBT has strong nonlinearity and a variety of functions not found in conventional transistors.

第4図は前記の点を更に明らかにする為に必要
なQBTに於ける伝達特性を示す線図である。
FIG. 4 is a diagram showing the transfer characteristics in QBT necessary to further clarify the above point.

図では、縦軸にコレクタ電流ICを、横軸にエミ
ツタ・ベース間電圧VEBをそれぞれ採つてあり、
ここでは、サブ・バンドとして、基底サブ・バン
ドのみ、即ち、サブ・バンドに於けるエネルギ順
位Eoに於いてn=1の場合のみを考え、また、
ベースの材料としてはGaAs(m*=0.068m0 m0
真空中に於ける電子の質量)を選択するものとす
る。
In the figure, the vertical axis shows the collector current I C and the horizontal axis shows the emitter-base voltage V EB .
Here, we consider only the base sub-band as a sub-band, that is, only the case where n=1 in the energy order E o in the sub-band, and also,
The base material is GaAs (m * = 0.068m 0 m 0 :
(the mass of an electron in a vacuum).

図に見られるAはベース幅LBが60〔Å〕で且つ
エネルギ準位E1が44〔meV〕であるQBTの、ま
た、Bはベース幅LBが40〔Å〕で且つエネルギ準
位E1が99〔meV〕であるQBTのそれぞれの特性
線、V1及びV2は伝導帯ECをそれそれベース幅LB
=60〔Å〕であるQBTに於けるエネルギ準位E1
及びベース幅LB=40〔Å〕であるQBTに於けるエ
ネルギ準位E1にアライメントする為のエミツ
タ・ベース間電圧VEBをそれぞれ示している。
A in the figure shows a QBT with a base width L B of 60 [Å] and an energy level E 1 of 44 [meV], and B shows a QBT with a base width L B of 40 [Å] and an energy level E1 of 44 [meV]. Each characteristic line of QBT where E 1 is 99 [meV], V 1 and V 2 are the conduction band E C and the base width L B
The emitter-base voltage V EB for alignment to the energy level E 1 in the QBT where the base width L B is = 60 [Å] and the energy level E 1 in the QBT where the base width L B is = 40 [Å ]. are shown respectively.

図から判るように、QBTでは、エミツタ・ベ
ース間電圧VEBがV1及びV2であるときのみ、パル
ス状のコレクタ電流ICが発生し、このコレクタ電
流ICはエミツタ・ベース間電圧VEBに対して極め
て非線型性が強い依存性を示す。
As can be seen from the figure, in QBT, a pulsed collector current I C is generated only when the emitter-base voltage V EB is V 1 and V 2 , and this collector current I C is the emitter-base voltage V EB. It shows extremely nonlinear dependence on EB .

本発明では、この特徴的な伝達特性を有する
QBTを組み合わせることに依り、優れた相補型
半導体装置を構成しているものである。
The present invention has this characteristic transfer characteristic.
By combining QBTs, an excellent complementary semiconductor device is constructed.

因に、従来のバイポーラ・トランジスタに於い
ては、エミツタ・ベース間電圧VEBに対してコレ
クタ電流ICは単調に増加するだけである。
Incidentally, in a conventional bipolar transistor, the collector current I C only increases monotonically with respect to the emitter-base voltage V EB .

発明の実施例 第5図は本発明一実施例に用いるQBTの要部
切断側面図を表している。
Embodiment of the Invention FIG. 5 shows a cutaway side view of essential parts of a QBT used in an embodiment of the invention.

図に於いて、1は半絶縁性GaAs基板、2はコ
レクタ、3はコレクタ・ポテンシヤル・バリヤ、
4はベース、5はエミツタ・ポテンシヤル・バリ
ヤ、6はエミツタ、7は金・ゲルマニウム/金
(Au・Ge/Au)オーミツクのコレクタ電極、8
は金・亜鉛/金(Au・Zn/Au)オーミツクのベ
ース電極、9はAu・Ge/Auオーミツクのエミ
ツタ電極をそれぞれ示している。
In the figure, 1 is a semi-insulating GaAs substrate, 2 is a collector, 3 is a collector potential barrier,
4 is a base, 5 is an emitter/potential barrier, 6 is an emitter, 7 is a gold/germanium/gold (Au/Ge/Au) ohmic collector electrode, 8
9 indicates the base electrode of the gold/zinc/gold (Au/Zn/Au) ohmic, and 9 indicates the emitter electrode of the Au/Ge/Au ohmic, respectively.

このQBTに於ける材料構成等の一例を示すと
次の通りである。
An example of the material composition etc. in this QBT is as follows.

エミツタ 半導体:n型GaAs ドーパント濃度:4×1018〔cm-3〕 ドーパント:Si 厚み:1〔μm〕 エミツタ・ポテンシヤル・バリヤ 半導体:p型Al0.3Ga0.7As ドーパント濃度:2×1019〔cm-3〕 ドーパント:Be 厚み:20〔Å〕 ベース 半導体:p型GaAs ドーパント濃度:2×1019〔cm-3〕 ドーパント:Be 厚み:50〔Å〕 コレクタ・ポテンシヤル・バリヤ 半導体:p型Al0.3Ga0.7As ドーパント濃度:2×1019〔cm-3〕 ドーパント:Be 厚み:20〔Å〕 コレクタ 半導体:n型GaAs ドーパント濃度:4×1017〔cm-3〕 ドーパント:Si 厚み:1〔μm〕 尚、前記エミツタ・ポテンシヤル・バリヤ及び
コレクタ・ポテンシヤル・バリヤはp型にしてあ
るが、これは、pn接合から延び出る空乏層で薄
いベースが充満されることを防止する為の配慮で
あり、例えば、エミツタのドーパント濃度を2×
1017〔cm-3〕程度、また、コレクタのドーパント
濃度を2×1015〔cm-3〕程度にすれば空乏層はエ
ミツタ側或いはコレクタ側に延び出ることになる
からi層を用いても良い。
Emitter semiconductor: n-type GaAs Dopant concentration: 4×10 18 [cm -3 ] Dopant: Si Thickness: 1 [μm] Emitter potential barrier semiconductor: p-type Al 0.3 Ga 0.7 As Dopant concentration: 2×10 19 [cm -3 ] Dopant: Be Thickness: 20 [Å] Base semiconductor: p-type GaAs Dopant concentration: 2×10 19 [cm -3 ] Dopant: Be Thickness: 50 [Å] Collector potential barrier semiconductor: p-type Al 0.3 Ga 0.7 As Dopant concentration: 2×10 19 [cm -3 ] Dopant: Be Thickness: 20 [Å] Collector semiconductor: n-type GaAs Dopant concentration: 4×10 17 [cm -3 ] Dopant: Si Thickness: 1 [μm] ] Note that the emitter potential barrier and collector potential barrier are p-type, but this is a consideration to prevent the thin base from being filled with a depletion layer extending from the pn junction. For example, increase the dopant concentration of the emitter by 2×
10 17 [cm -3 ], and if the collector dopant concentration is set to about 2×10 15 [cm -3 ], the depletion layer will extend to the emitter side or collector side, so even if an i-layer is used, good.

このQBTを製造する場合に適用するプロセス
の概略を説明する。
An outline of the process applied when manufacturing this QBT will be explained.

(a) 先ず、例えば分子線エピタクシヤル成長
(molecular beam epitaxy:MBE)法を適用
することに依り、半絶縁性GaAs基板1上にn
型GaAsコレクタ2、p型Al0.3Ga0.7Asコレク
タ・ポテンシヤル・バリヤ3、p型GaAsベー
ス4、p型Al0.3Ga0.7Asエミツタ・ポテンシヤ
ル・バリヤ5、n型GaAsエミツタ6を順に成
長させる。尚、n型GaAsエミツタ6は、後に
エミツタ電極を合金化の為の熱処理をした際に
突き抜けを生じないように充分に厚く、例えば
約1〔μm〕程度に形成してあるが、n型
GaAsエミツタ6を充分に高濃度にすれば、前
記熱処理は不要になるから、薄くすることも可
能である。
(a) First, by applying, for example, the molecular beam epitaxy (MBE) method, n is grown on a semi-insulating GaAs substrate 1.
A type GaAs collector 2, a p-type Al 0.3 Ga 0.7 As collector potential barrier 3, a p-type GaAs base 4, a p-type Al 0.3 Ga 0.7 As emitter potential barrier 5, and an n-type GaAs emitter 6 are grown in this order. The n-type GaAs emitter 6 is formed to be sufficiently thick, for example, approximately 1 [μm], so as not to cause penetration when the emitter electrode is later heat-treated for alloying.
If the GaAs emitter 6 is made to have a sufficiently high concentration, the heat treatment described above becomes unnecessary, and therefore it is possible to make it thin.

(b) 例えばフツ化水素酸(HF)系エツチング液
を用い、素子間分離の為のメサ・エツチングを
行う。このメサ・エツチングは半絶縁性GaAs
基板1に達するまで行う。
(b) Perform mesa etching for isolation between elements using, for example, a hydrofluoric acid (HF)-based etching solution. This mesa etching is a semi-insulating GaAs
Continue until substrate 1 is reached.

(c) ベース・パターンのフオト・レジスト膜(図
示せず)を形成し、そのフオト・レジスタ膜を
マスクとしてフツ化水素酸系エツチング液を用
い、n型GaAsコレクタ2に到達するまでメ
サ・エツチングを行い、コレクタ・ポテンシヤ
ル・バリヤ3、ベース4、エミツタ・ポテンシ
ヤル・バリヤ5、エミツタ6を選択的に除去す
る。
(c) Form a base pattern photoresist film (not shown), use the photoresist film as a mask, and use a hydrofluoric acid etching solution to perform mesa etching until it reaches the n-type GaAs collector 2. The collector potential barrier 3, the base 4, the emitter potential barrier 5, and the emitter 6 are selectively removed.

(d) エミツタ電極及びコレクタ電極の形成予定部
分に開口を有するフオト・レジスト膜(図示せ
ず)を形成する。
(d) Form a photoresist film (not shown) having openings where the emitter electrode and collector electrode are to be formed.

(e) 蒸着法を適用することに依り、Au・Ge/
Au膜を形成し、次いで、それをリフト・オフ
に依つてパターニングする為、前記フオト・レ
ジスト膜を溶解・除去を行い、その後、合金化
処理を行つてコレクタ電極7及びエミツタ電極
9を形成する。
(e) By applying the vapor deposition method, Au/Ge/
An Au film is formed, and then, in order to pattern it by lift-off, the photoresist film is dissolved and removed, and then an alloying process is performed to form a collector electrode 7 and an emitter electrode 9. .

(f) ベース電極8を形成する為のパターンを有す
るフオト・レジスタ膜(図示せず)を形成し、
CCl2F2系のエツチヤントを用いたドライ・エ
ツチングを適用することに依り、エミツタ6を
選択的に除去する。
(f) forming a photo resistor film (not shown) having a pattern for forming the base electrode 8;
The emitter 6 is selectively removed by dry etching using a CCl 2 F 2 based etchant.

(g) 蒸着法を適用することに依り、Au・Zn/Au
膜を形成し、次いで、それをリフト・オフに依
つてパターニングする為、前記工程(f)で形成し
たフオト・レジスト膜の溶解・除去を行い、そ
の後、合金化処理を行つてベース電極8を形成
して完成する。
(g) By applying the vapor deposition method, Au・Zn/Au
In order to form a film and then pattern it by lift-off, the photoresist film formed in step (f) is dissolved and removed, and then an alloying process is performed to form the base electrode 8. Form and complete.

以上説明したQBTは、前記の「発明の構成」
に於いて説明した動作原理に沿つて動作すること
は云うまでもない。
The QBT explained above is
It goes without saying that it operates in accordance with the operating principle explained in .

ところで、前記QBTに於いて、必須とされる
事項は、 (1) ベース中にマイノリテイ・キヤリヤに対する
サブ・バンドの形成 (2) トンネル効果を生じ得る厚さのエミツタ・ポ
テンシヤル・バリヤ及びコレクタ・ポテンシヤ
ル・バリヤの形成 であり、従つて、材料構成等は、前記(1)及び(2)の
事項が満足されるようであれば良く、前記例示し
たものに限定されるものではない。また、ベース
は前記QBTのようにp型である必要はなく、n
型であつても良い。勿論、その場合、エミツタ及
びコレクタの導電型はp型になる。
By the way, in the above-mentioned QBT, the essential items are: (1) Formation of a sub-band for the minority carrier in the base (2) Emitter potential barrier and collector potential thick enough to cause a tunnel effect - This is the formation of a barrier, so the material composition etc. may be any as long as the above (1) and (2) are satisfied, and are not limited to those exemplified above. Also, the base does not need to be p-type like the QBT mentioned above, but n
It may be a type. Of course, in that case, the conductivity type of the emitter and collector will be p-type.

第6図及び第7図は前記説明した半導体ヘテロ
接合を有するQBTに依り得られる電気的特性を
表す線図である。
FIGS. 6 and 7 are diagrams showing the electrical characteristics obtained by the QBT having the semiconductor heterojunction described above.

第6図はQBTのベース接地コレクタ特性を表
している。
Figure 6 shows the base-grounded collector characteristics of QBT.

図では、縦軸にコレクタ電流ICを、横軸にコレ
クタ・ベース間電圧VCBをそれぞれ採り、パラメ
ータはエミツタ電流IEである。尚、このデータを
得た際の温度Tは77〔K〕であつた。
In the figure, the vertical axis represents the collector current I C , the horizontal axis represents the collector-base voltage V CB , and the parameter is the emitter current I E. Incidentally, the temperature T at the time this data was obtained was 77 [K].

第7図はQBTの伝達特性を表してある。 Figure 7 shows the transfer characteristics of QBT.

図では、縦軸にコレクタ電流ICを、横軸にエミ
ツタ・ベース間電圧VEBをそれぞれ採つてあり、
この場合の温度Tも77〔K〕であつた。
In the figure, the vertical axis shows the collector current I C and the horizontal axis shows the emitter-base voltage V EB .
The temperature T in this case was also 77 [K].

これ等のデータを得たQBTのデイメンシヨン
の概要は、エミツタ電極幅:1〔μm〕、エミツタ
電極長:50〔μm〕、エミツタ・ベース電極間隔:
1〔μm〕であつた。
The dimensions of the QBT from which these data were obtained are as follows: Emitter electrode width: 1 [μm], emitter electrode length: 50 [μm], emitter-base electrode spacing:
It was 1 [μm].

第6図から判るように、エミツタ電流IEが0で
あれば、コレクタ電流ICも殆ど0であつて、エミ
ツタ電流IE≒コレクタ電流ICであり、ベース電流
は極めて少ないことが理解される。
As can be seen from Figure 6, if the emitter current I E is 0, the collector current I C is also almost 0, and it is understood that the emitter current I E ≒ collector current I C , and the base current is extremely small. Ru.

これは、電流増幅率βが大きいことを意味して
いるものである。
This means that the current amplification factor β is large.

次に、前記例示したQBTと異なる種々のQBT
を提示する。
Next, we will discuss various QBTs different from the QBTs exemplified above.
present.

A 半導体ヘテロ接合を有する他のQBTの場合 その1 エミツタ:Ge エミツタ・ポテンシヤル・バリヤ:GaAs ベース:Ge コレクタ・ポテンシヤル・バリヤ:GaAs コレクタ:Ge その2 エミツタ:Si1-XGeX エミツタ・ポテンシヤル・バリヤ:Si ベース:Si1-XGeX コレクタ・ポテンシヤル・バリヤ:Si コレクタ:Si1-XGeX その3 エミツタ:AlXGa1-XAs エミツタ・ポテンシヤル・バリヤ:Aly
Ga1-yAs ベース:AlzGa1-zAs コレクタ・ポテンシヤル・バリヤ:Alv
Ga1-vAs コレクタ:AluGa1-uAs その4 エミツタ:InSb エミツタ・ポテンシヤル・バリヤ:CdTe ベース:InSb コレクタ・ポテンシヤル・バリヤ:CdTe コレクタ:InSb その5 エミツタ:InAs エミツタ・ポテンシヤル・バリヤ:GaSb ベース:InAs コレクタ・ポテンシヤル・バリヤ:GaSb コレクタ:InAs 前記提示したものの外、エネルギ・ギヤツプ
に差があり、且つ、格子定数が近似している旨
の条件を満足する材料を適宜選択することがで
きる。
A Case of other QBT with semiconductor heterojunction Part 1 Emitter: Ge Emitter potential barrier: GaAs Base: Ge Collector potential barrier: GaAs Collector: Ge Part 2 Emitter: Si 1-X Ge Barrier: Si Base: Si 1-X Ge X Collector Potential Barrier: Si Collector : Si 1 -X Ge
Ga 1-y As Base: Al z Ga 1-z As Collector Potential Barrier: Al v
Ga 1-v As Collector: Al u Ga 1-u As Part 4 Emitter: InSb Emitter potential barrier: CdTe Base: InSb Collector potential barrier: CdTe Collector: InSb Part 5 Emitter: InAs Emitter potential barrier: GaSb base: InAs Collector potential barrier: GaSb Collector: InAs In addition to the materials presented above, it is possible to appropriately select materials that satisfy the conditions that there is a difference in energy gap and that the lattice constants are similar. can.

QBTは、前記したような半導体に依る接合
のみでなく、半導体と絶縁体で構成したり、或
いは、エミツタはキヤリヤを供給することがで
きれば良いので、それを純粋金属で構成するこ
とも可能である。
QBTs can be constructed not only by junctions using semiconductors as described above, but also by semiconductors and insulators, or by pure metals as long as the emitter can supply a carrier. .

次に、そのようなQBTを種々示して説明す
ることにしよう。
Next, let us show and explain various such QBTs.

B 半導体・絶縁体接合系のQBTの場合 エミツタ 半導体:n型Si ドーパント濃度:1019〔cm-3〕 ドーパント:As 厚み:1〔μm〕 エミツタ・ポテンシヤル・バリヤ 材料:SiO2 厚み:20〔Å〕 ベース 半導体:p型Si ドーパント濃度:4×1019〔cm-3〕 ドーパント:B 厚み:50〔Å〕 コレクタ・ポテンシヤル・バリヤ 材料:SiO2 厚み:20〔Å〕 コレクタ 半導体:n型Si ドーパント濃度:5×1018〔cm-3〕 ドーパント:As 厚み:1〔μm〕 この半導体・絶縁体系のQBTを製造するに
は、 (a) MBE法を適用することに依り、Si基板上
にn型Siコレクタを形成する。
B For semiconductor/insulator junction system QBT Emitter semiconductor: n-type Si Dopant concentration: 10 19 [cm -3 ] Dopant: As Thickness: 1 [μm] Emitter potential barrier material: SiO 2 Thickness: 20 [Å] ] Base semiconductor: p-type Si Dopant concentration: 4×10 19 [cm -3 ] Dopant: B Thickness: 50 [Å] Collector potential barrier material: SiO 2 Thickness: 20 [Å] Collector semiconductor: n-type Si dopant Concentration: 5×10 18 [cm -3 ] Dopant: As Thickness: 1 [μm] To manufacture QBT of this semiconductor/insulator system, (a) By applying the MBE method, n Form a type Si collector.

(b) Si基板を空気中に取り出すことなく、プラ
ズマ酸化室に移送し、プラズマ酸化を行うこ
とに依り、SiO2からなるコレクタ・ポテン
シヤル・バリヤを形成する。
(b) A collector potential barrier made of SiO 2 is formed by transferring the Si substrate to a plasma oxidation chamber and performing plasma oxidation without taking it out into the air.

この場合の酸化室内における圧力は10-3
〔Torr〕、エネルギは100〔W〕として良い。
In this case, the pressure inside the oxidation chamber is 10 -3
[Torr], the energy may be set to 100 [W].

酸化に依り、SiO2からなるコレクタ・ポ
テンシヤル・バリヤを形成中、例えば、ジヨ
セフソン素子を製造する場合に酸化膜の膜厚
測定に用いられているエリプソメトリ法を適
用することに依り、その場(in−situ)でコ
レクタ・ポテンシヤル・バリヤの厚みを測定
し、設定値まで酸化を行う。
During the formation of the collector potential barrier made of SiO 2 by oxidation, for example, by applying the ellipsometry method used to measure the thickness of the oxide film when manufacturing Josephson devices, it is possible to The thickness of the collector potential barrier is measured (in-situ), and oxidation is performed to the set value.

(c) 再びMBE法を適用することに依り、p型
Siベースを形成する。
(c) By applying the MBE method again, p-type
Forms a Si base.

この場合、Siは多結晶或いはアモルフアス
となるが、これを電子ビーム・アニール、レ
ーザ・アニール等の技術で単結晶化すること
は容易である。
In this case, Si becomes polycrystalline or amorphous, but it is easy to convert it into a single crystal using techniques such as electron beam annealing and laser annealing.

(d) この後、前記と同様な過程を経て、エミツ
タ・ポテンシヤル・バリヤ、エミツタを形成
する。
(d) After this, the emitter potential barrier and emitter are formed through the same process as above.

(e) 前記各半導体或いは絶縁体をパターニング
したり、所要電極を形成して完成させるに
は、通常のバイポーラ・トランジスタの製造
プロセスを適用すれば良い。
(e) To pattern each of the semiconductors or insulators, and to form and complete the required electrodes, a normal bipolar transistor manufacturing process may be applied.

C 金属エミツタを有するQBTの場合 エミツタ 材料:Al 厚み:1〔μm〕 エミツタ・ポテンシヤル・バリヤ 材料:SiO2 厚み:20〔Å〕 ベース 半導体:p型Si ドーパント濃度:4×1019〔cm-3〕 ドーパント:B 厚み:50〔Å〕 コレクタ・ポテンシヤル・バリヤ 材料:SiO2 厚み:20〔Å〕 コレクタ 半導体:n型Si ドーパント濃度:5×1018〔cm-3〕 ドーパント:As 厚み:1〔μm〕 第8図は金属エミツタを有するQBTのエネル
ギ・バンド・ダイヤグラムを表し、第1図乃至第
3図に関して説明した部分と同部分は同記号で指
示してある。
C For QBT with metal emitter Emitter material: Al Thickness: 1 [μm] Emitter potential barrier material: SiO 2 thickness: 20 [Å] Base semiconductor: p-type Si Dopant concentration: 4×10 19 [cm -3 ] Dopant: B Thickness: 50 [Å] Collector potential barrier material: SiO 2 Thickness: 20 [Å] Collector semiconductor: n-type Si Dopant concentration: 5×10 18 [cm -3 ] Dopant: As Thickness: 1 [ [mu]m] FIG. 8 shows an energy band diagram of a QBT with metal emitters, in which the same parts as those described with respect to FIGS. 1 to 3 are designated with the same symbols.

尚、簡明にする為、バンドの曲がりは省略して
表してある。
Note that for the sake of simplicity, the bending of the band is omitted from the illustration.

図に於いて、エミツタ・ポテンシヤル・バリヤ
PBE及びコレクタ・ポテンシヤル・バリヤPBC
SiO2で構成されていることは云うまでもない。
In the figure, emitter potential barrier
PB E and collector potential barrier PB C are
Needless to say, it is composed of SiO 2 .

このQBTに於ける構造に依ると、エミツタの
直列抵抗を低減することができ、また、微細なエ
ミツタを形成することが容易である旨の利点があ
る。
This QBT structure has the advantage that the series resistance of the emitter can be reduced and it is easy to form fine emitters.

また、このQBTの製造プロセスは前記「B
半導体・絶縁体系接合のQBT」を製造する場合
と殆ど同じである。
In addition, the manufacturing process of this QBT is
It is almost the same as when manufacturing "QBT" which is a semiconductor/insulator system junction.

さて、本発明では、以上説明したようなQBT
を縦続接続して半導体装置、即ち、インバータを
構成するものであり、それには、サブ・バンドの
エネルギ準位を異にするQBTを用いれば良い。
Now, in the present invention, QBT as explained above is used.
A semiconductor device, that is, an inverter is constructed by cascade-connecting the QBTs, which have different sub-band energy levels.

第9図はそのような本発明一実施例を表す回路
図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention.

図に於いて、11は第4図に見られる特性Aを
有するQBT、12は第4図に見られる特性Bを
有するQBT、Rは抵抗、Vioは入力信号、Vput
出力信号、Vccは正側電源レベルをそれぞれ示し
ている。
In the figure, 11 is a QBT with characteristic A seen in Figure 4, 12 is a QBT with characteristic B seen in Figure 4, R is a resistor, V io is an input signal, V put is an output signal, V cc indicates the positive power supply level.

第9図に示した実施例の動作を説明すると次の
通りである。
The operation of the embodiment shown in FIG. 9 will be explained as follows.

入力信号VioとしてV1(ロウ・レベル)とV2(ハ
イ・レベル)を考える。
Consider V 1 (low level) and V 2 (high level) as input signals V io .

先ず、入力信号Vio=V1である場合には、QBT
11のみがオンとなり、出力信号Vput=Vcc−IC
R>0(ハイ・レベル)となる(IC:コレクタ電
流)。
First, if the input signal V io = V 1 , QBT
Only 11 is turned on, and the output signal V put = V cc −I C
R>0 (high level) (I C :collector current).

次に、入力信号Vio=V2である場合には、QBT
12がオンとなり、QBT11はオフ状態になる
から出力信号Vputは接地レベル(ロウ・レベル)
になる。
Then, if the input signal V io = V 2 , then QBT
Since QBT12 is turned on and QBT11 is turned off, the output signal V put is at ground level (low level).
become.

前記説明から判るように、半導体装置に信号が
入力されると、該入力信号が反転された信号が出
力されるので、該半導体装置はインバータとして
機能している。
As can be seen from the above description, when a signal is input to the semiconductor device, a signal obtained by inverting the input signal is output, so the semiconductor device functions as an inverter.

第9図に示したような回路構成が可能となる為
には、QBT12に於けるサブ・バンドのエネル
ギ準位E1がQBT11に於ける基底サブ・バンド
のエネルギ準位E1より一つ高いサブ・バンドの
エネルギ準位E2より小であれば十分である。
In order to enable the circuit configuration shown in Figure 9, the energy level E 1 of the sub-band in QBT12 must be one level higher than the energy level E 1 of the base sub-band in QBT11. It is sufficient that the energy level of the sub-band is smaller than E 2 .

第10図はQBT11及び12に於けるエネル
ギとベース幅との関係を表す線図である。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between energy and base width in QBTs 11 and 12.

図では、縦軸にエネルギEYを、横軸にベース
幅LBをそれぞれ採つてあり、n=1及びn=2
と表示してある特性線は、それぞれエネルギ準位
Eoに於けるn=1及びn=2に対応し、また、
LB1はQBT11の基底サブ・バンドのエネルギ準
位E1に対応するベース幅、そして、LB2はQBT1
2のサブ・バンドのエネルギ準位E2に対応する
ベース幅を示している。図から判るように、
QBT11に於けるベース幅LBは、LB2<LB<LB1
であるように定める必要がある。即ち、例えば、
QBT11のベース幅LB図にLBXで指示したように
採ると、それに対応する基底サブ・バンドに於け
るエネルギ準位E1はQBT12に於けるそれに対
して明らかに低くなり、また、QBT12の基底
サブ・バンドに於けるエネルギ準位E1はQBT1
1のエキサイテイング状態に於けるサブ・バンド
のエネルギ準位E2よりも低くなる。若し、その
ようにしないとQBT11及び12が同時にオン
になる虞れがあり、正常なインバータとして機能
しない。
In the figure, the energy E Y is plotted on the vertical axis, and the base width L B is plotted on the horizontal axis, with n=1 and n=2
The characteristic lines marked with are the energy levels.
Corresponding to n=1 and n=2 in E o , and
L B1 is the base width corresponding to the energy level E 1 of the fundamental sub-band of QBT11, and L B2 is the base width of QBT11.
The base width corresponding to the energy level E 2 of the second sub-band is shown. As you can see from the figure,
The base width L B in QBT11 is L B2 <L B <L B1
It is necessary to set it as follows. That is, for example,
If the base width L B of QBT11 is taken as indicated by L BX in the diagram, the energy level E 1 in the corresponding base sub-band will be obviously lower than that in QBT12, and The energy level E 1 in the fundamental sub-band is QBT1
It is lower than the sub-band energy level E 2 in the exciting state of 1. If this is not done, there is a risk that QBT 11 and 12 will be turned on at the same time, and they will not function as a normal inverter.

このインバータでは、直流的な電力を消費せ
ず、また、npn型のみで構成することも可能であ
る。
This inverter does not consume direct current power, and can also be configured only with npn type.

本実施例の製造方法は極めて簡単であり、要
は、ベース幅LBが相違するQBTをMBE法等で2
回に分けて成長させれば良い。
The manufacturing method of this example is extremely simple, and the point is that QBTs with different base widths L B are fabricated by the MBE method, etc.
It is best to grow it in batches.

発明の効果 本発明の半導体装置では、マイノリテイ・キヤ
リヤに対するサブ・バンドが生成され得る一導電
型のベースと、前記一導電型のベースよりエネル
ギ・バンド・ギヤツプが大であつてトンネル効果
を生じ得る程度の厚さを有するエミツタ・ポテン
シヤル・バリヤを介して前記一導電型のベースに
接する反対導電型のエミツタと、前記一導電型の
ベースよりエネルギ・バンド・ギヤツプが大であ
つてトンネル効果を生じ得る程度の厚さを有する
コレクタ・ポテンシヤル・バリヤを介して前記一
導電型のベースに接する反対導電型のコレクタと
を備え、前記ベースに生成されたマイノリテイ・
キヤリヤに対するサブ・バンドを介してエミツタ
からコレクタへ前記マイノリテイ・キヤリヤが共
鳴トンネリング遷移するトランジスタ並びに前記
トランジスタと同様の構造を有し且つ前記サブ・
バンドとはエネルギ準位を異にするサブ・バンド
が生成されるトランジスタを縦続接続してなるこ
とを特徴とする構成になつている。
Effects of the Invention The semiconductor device of the present invention includes a base of one conductivity type in which a sub-band for a minority carrier can be generated, and a base having a larger energy band gap than the base of one conductivity type, which can cause a tunnel effect. an emitter of the opposite conductivity type that is in contact with the base of the one conductivity type through an emitter potential barrier having a thickness of approximately a collector of the opposite conductivity type that is in contact with the base of the one conductivity type through a collector potential barrier having a thickness such that the minority
A transistor having a structure similar to the transistor and in which the minority carrier undergoes a resonant tunneling transition from the emitter to the collector via a sub-band for the carrier;
The configuration is characterized by cascade-connecting transistors that generate sub-bands having different energy levels from the band.

本発明の半導体装置に於いて用いているQBT
は、キヤリヤが電子である場合、エミツタからベ
ースに注入された電子のエネルギ準位とベースに
於けるサブ・バンドのエネルギ準位とがアライメ
ントされると、該電子は完全透過でコレクタに到
達することができ、また、前記のようなアライメ
ントが採れない場合には、電子が完全反射される
のでコレクタには到達しない。そして、前記アラ
イメントが採れた際の電子の移動は、トンネル効
果でエミツタ・ポテンシヤル・バリヤ及びコレク
タ・ポテンシヤル・バリヤを通り抜ける、所謂、
共鳴トンネリングに依る遷移である為、従来のバ
イポーラ半導体装置に於けるような電子の走行と
は相違して著しく高速である。更にまた、前記し
たところから明らかなように、前記アライメント
が採れたか否かに依つてコレクタ電流はオン・オ
フされる。そして、該アライメントはベース・エ
ミツタ間電圧に依存するので、該電圧の如何に依
つてコレクタ電流がオン・オフすることになり、
しかも、該アライメントが採れるのは一点ではな
く複数の点で採ることができるから、値が相違す
るベース・エミツタ間電圧を種々パルス的に印加
すれば、アライメントが採れる都度、パルス的に
コレクタ電流が流れる旨の特異な伝達特性を有し
ている。
QBT used in the semiconductor device of the present invention
When the carrier is an electron, when the energy level of the electron injected from the emitter to the base is aligned with the energy level of the sub-band in the base, the electron reaches the collector with complete transmission. Furthermore, if the alignment described above cannot be achieved, the electrons will be completely reflected and will not reach the collector. When the alignment is achieved, the electrons move through the emitter potential barrier and the collector potential barrier due to the tunnel effect, so-called.
Since the transition is based on resonant tunneling, it is extremely fast, unlike the movement of electrons in conventional bipolar semiconductor devices. Furthermore, as is clear from the above, the collector current is turned on or off depending on whether the alignment is achieved or not. Since the alignment depends on the base-emitter voltage, the collector current will turn on or off depending on the voltage.
Furthermore, alignment can be achieved not at one point but at multiple points, so if base-emitter voltages with different values are applied in various pulses, the collector current will increase in pulses each time alignment is achieved. It has a unique flow characteristic.

本発明の半導体装置は、このようなQBTを縦
接続した構成を採つていて、直流的な電力は消費
されず、従つて、従来のCMOS(complementary
metal oxide semiconductor)と同様に低消費電
力であり、且つ、npn型のみで構成することも可
能である為、QBTの高速性と相俟つて、著しく
高速のインバータとして機能させることができ
る。
The semiconductor device of the present invention has a configuration in which such QBTs are connected vertically, and no direct current power is consumed.
Since it has low power consumption like a metal oxide semiconductor (metal oxide semiconductor) and can be configured only with npn type, combined with the high speed of QBT, it can function as an extremely high speed inverter.

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

第1図は従来のnpn型バイポーラ半導体装置に
於けるエネルギ・バンド・ダイラグラム、第2図
はQBTが熱平衡状態にある場合のエネルギ・バ
ンド・ダイヤグラム、第3図はQBTが動作状態
にある場合のエネルギ・バンド・ダイラグラム、
第4図はQBTの伝達特性を示した線図、第5図
はQBTの要部切断側面図、第6図はQBTのベー
ス接地コレクタ特性を示す線図、第7図はQBT
の伝達特性を示す線図、第8図はQBTに於ける
他の実施例が熱平衡状態にある場合のエネルギ・
バンド・ダイヤグラム、第9図は本発明一実施例
の回路図、第10図はエネルギとベース幅の関係
を示す線図をそれぞれ表している。 図に於いて、1は半絶縁性GaAs基板、2はコ
レクタ、3はコレクタ・ポテンシヤル・バリヤ、
4はベース、5はエミツタ・ポテンシヤル・バリ
ヤ、6はエミツタ、7はコレクタ電極、8はベー
ス電極、9はエミツタ電極、11及び12は
QBT、Rは抵抗、Vioは入力信号、Vputは出力信
号、Vccは正側電源レベルをそれぞれ示している。
Figure 1 is an energy band diagram of a conventional npn bipolar semiconductor device, Figure 2 is an energy band diagram when QBT is in thermal equilibrium, and Figure 3 is an energy band diagram when QBT is in operation. energy band diagram,
Fig. 4 is a diagram showing the transfer characteristics of QBT, Fig. 5 is a cutaway side view of the main part of QBT, Fig. 6 is a diagram showing the base-ground collector characteristics of QBT, Fig. 7 is a diagram showing QBT
Figure 8 is a diagram showing the transfer characteristics of QBT when the other embodiments are in thermal equilibrium.
A band diagram, FIG. 9 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a diagram showing the relationship between energy and base width. In the figure, 1 is a semi-insulating GaAs substrate, 2 is a collector, 3 is a collector potential barrier,
4 is a base, 5 is an emitter potential barrier, 6 is an emitter, 7 is a collector electrode, 8 is a base electrode, 9 is an emitter electrode, 11 and 12 are
QBT and R represent resistances, V io represents an input signal, V put represents an output signal, and V cc represents a positive power supply level.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 マイノリテイ・キヤリヤに対するサブ・バン
ドが生成され得る一導電型のベースと、前記一導
電型のベースよりエネルギ・バンド・ギヤツプが
大であつてトンネル効果を生じ得る程度の厚さを
有するエミツタ・ポテンシヤル・バリヤを介して
前記一導電型のベースに接する反対導電型のエミ
ツタと、前記一導電型のベースよりエネルギ・バ
ンド・ギヤツプが大であつてトンネル効果を生じ
得る程度の厚さを有するコレクタ・ポテンシヤ
ル・バリヤを介して前記一導電型のベースに接す
る反対導電型のコレクタとを備え、前記ベースに
生成されたマイノリテイ・キヤリヤに対するサ
ブ・バンドを介してエミツタからコレクタへ前記
マイノリテイ・キヤリヤが共鳴トンネリング遷移
するトランジスタ 並びに前記トランジスタと同様の構造を有し且
つ前記サブ・バンドとはエネルギ準位を異にする
サブ・バンドが生成されるトランジスタ を縦続接続してなること を特徴とする半導体装置。
[Scope of Claims] 1. A base of one conductivity type that can generate a sub-band for a minority carrier, and a thickness that has a larger energy band gap than the base of one conductivity type and that can cause a tunnel effect. an emitter of an opposite conductivity type that is in contact with the base of the one conductivity type through an emitter potential barrier having a a collector of an opposite conductivity type that is in contact with the base of one conductivity type through a collector potential barrier having a thickness, and a collector of the opposite conductivity type that is in contact with the base of the one conductivity type through a collector potential barrier having a thickness, and from the emitter to the collector through a sub-band for a minority carrier generated in the base. A transistor in which a minority carrier undergoes resonant tunneling transition, and a transistor in which a sub-band having a structure similar to that of the transistor and having a different energy level from the sub-band is generated are connected in cascade. semiconductor device.
JP59075886A 1984-04-17 1984-04-17 Semiconductor device Granted JPS60219767A (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59075886A JPS60219767A (en) 1984-04-17 1984-04-17 Semiconductor device
CA000478704A CA1237824A (en) 1984-04-17 1985-04-10 Resonant tunneling semiconductor device
EP85400744A EP0159273B1 (en) 1984-04-17 1985-04-16 Semiconductor device
DE8585400744T DE3583302D1 (en) 1984-04-17 1985-04-16 SEMICONDUCTOR ARRANGEMENT.
KR1019850002594A KR900004466B1 (en) 1984-04-17 1985-04-17 Semiconductor devices
US07/059,216 US4958201A (en) 1984-04-17 1987-06-05 Resonant tunneling minority carrier transistor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59075886A JPS60219767A (en) 1984-04-17 1984-04-17 Semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60219767A JPS60219767A (en) 1985-11-02
JPH0337736B2 true JPH0337736B2 (en) 1991-06-06

Family

ID=13589222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59075886A Granted JPS60219767A (en) 1984-04-17 1984-04-17 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60219767A (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62198161A (en) * 1986-02-26 1987-09-01 Fujitsu Ltd Semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JPS60219767A (en) 1985-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR900004466B1 (en) Semiconductor devices
US4849799A (en) Resonant tunneling transistor
JPH0234194B2 (en)
JP2571208B2 (en) Low temperature tunnel transistor
KR910004315B1 (en) Thermoelectronic Unipolar Transistors
US4959696A (en) Three terminal tunneling device and method
US5059545A (en) Three terminal tunneling device and method
JPH0337735B2 (en)
US3700980A (en) Schottky barrier phototransistor
EP0216155A2 (en) Three-terminal tunnelling device
JP2758803B2 (en) Field effect transistor
JPH0337736B2 (en)
JP2001156301A (en) Resonance tunneling equipment
JPH032350B2 (en)
JPH0337737B2 (en)
US4994882A (en) Semiconductor device and method
JPH04277680A (en) Tunnel transistor and manufacture of the same
JP2817718B2 (en) Tunnel transistor and manufacturing method thereof
JP2651143B2 (en) Superconducting transistor
JP2513118B2 (en) Tunnel transistor and manufacturing method thereof
US5436469A (en) Band minima transistor
JP2740166B2 (en) Semiconductor laminated structure
JPH0459785B2 (en)
JPH0131314B2 (en)
JPH0669520A (en) Tunnel-effect semiconductor device