JPH02213167A - Semiconductor device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain a semiconductor device of RHET which can operate at a higher speed, by a method wherein an auxiliary barrier layer whose energy level in the lowermost end part of a conduction electron band bottom is higher than that of an energy at the first resonance level of a resonance tunneling barrier layer is provided on the base layer side of the resonance tunneling barrier layer. CONSTITUTION:In a semiconductor device of a resonance tunneling hot-electron transistor(RHET) having a resonance tunneling barrier layer 16 between an emitter layer 17 and a base layer 14, an auxiliary barrier layer 15 whose energy level in the lowermost end part of a conduction electron band bottom is higher than that of an energy of the first resonance level of the resonance tunneling barrier layer 16 is provided on the base layer 14 side of the resonance tunneling barrier layer 16. For the resonance tunneling barrier layer 16 having a three- layer structure made up of an InyAl1-yAs layer 16a (y=0.52) as a barrier layer, an InxGa1-xAs layer 16b (x=0.53) as a well potential forming layer and an InyAl1-yAs layer 16c (y=0.52) as a barrier layer, for instance, Inx(AlyGa1-y)1-xAs layer 15 (x=0.53) as the auxiliary barrier layer is provided.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体装置に関し、更に詳しく言えば共鳴トンネリング
・ホットエレクトロン・トランジスタ（以下、ＲＨＥ　
Ｔという）の構造に関し、より高速の動作が可能なＲＨ
ＥＴの半導体装置の提供を目的とし、 エミッタ層とベース層との間に共鳴トンネリングバリア
層を有する共鳴トンネリング・ホットエレクトロン・ト
ランジスタ（ＲＨＥＴ）の半導体装置において、 前記共鳴トンネリングバリア層のベース層側に、伝導電
子帯底の最端部のエネルギーレベルが、前記共鳴トンネ
リングバリア層の第１共鳴準位のエネルギーよりも高い
補助バリア層を設けてなることを特徴とする。[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding semiconductor devices, more specifically, resonant tunneling hot electron transistors (hereinafter referred to as RHE)
Regarding the structure of RH
In a resonant tunneling hot electron transistor (RHET) semiconductor device having a resonant tunneling barrier layer between an emitter layer and a base layer, the resonant tunneling hot electron transistor (RHET) semiconductor device has a resonant tunneling barrier layer on the base layer side of the resonant tunneling barrier layer. , characterized in that an auxiliary barrier layer is provided in which the energy level at the extreme end of the bottom of the conduction electron band is higher than the energy of the first resonance level of the resonant tunneling barrier layer.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は半導体装置に関し、更に詳しく言えば共鳴トン
ネリング・ホットエレクトロン・トランジスタ（以下、
ＲＨＥＴという）の構造に関するものである。The present invention relates to a semiconductor device, and more specifically to a resonant tunneling hot electron transistor (hereinafter referred to as
RHET).

ＲＨＥＴは走行速度の極めて高いホットエレクトロンが
関与し、かつ量子力学的共鳴現象を利用して負の微分抵
抗特性を有するので、超高速の新機能動作が可能である
。このため、近年、注目されている。RHET involves hot electrons traveling at extremely high speeds and has negative differential resistance characteristics by utilizing quantum mechanical resonance phenomena, so it is possible to operate new functions at ultra-high speeds. For this reason, it has attracted attention in recent years.

（従来の技術〕 第７図は従来例の半導体装置の断面図である。(Conventional technology) FIG. 7 is a sectional view of a conventional semiconductor device.

図において、ｌは半絶縁性半導体基板、２は半絶縁性半
導体基板１上に形成されたコレクタ層、３はコレクタＮ
２上に形成されたコレクタバリア層、４はコレクタバリ
ア層３上に形成されたベース層である。また、５はベー
スＮ４の上に形成された三Ｉ！１ｌｔｌｌ造の共鳴トン
ネルバリア層で、バリア層５ａとバリア層５Ｃとこれら
の層に挟まれた電子の共鳴準位を生成する井戸ポテンシ
ャル形成層５ｂとからなる。In the figure, l is a semi-insulating semiconductor substrate, 2 is a collector layer formed on the semi-insulating semiconductor substrate 1, and 3 is a collector layer N.
2 is a collector barrier layer formed on the collector barrier layer 3, and 4 is a base layer formed on the collector barrier layer 3. In addition, 5 is the three I! formed on the base N4! It is a resonant tunnel barrier layer of 1ltll construction, and consists of a barrier layer 5a, a barrier layer 5C, and a well potential forming layer 5b sandwiched between these layers to generate a resonance level of electrons.

６はバリア層５ｃの上に形成されたエミッタ層、７はエ
ミッタＮ６の上に形成されたエミッタコンタクト層であ
り、８゜９．ｌＯはそれぞれエミッタ電極、ベース電極
、コレクタｔ４ｉｉである。6 is an emitter layer formed on the barrier layer 5c, 7 is an emitter contact layer formed on the emitter N6, 8°9. lO are an emitter electrode, a base electrode, and a collector t4ii, respectively.

（発明が解決しようとする課題〕 第８図は従来例の構造のＲＨＥＴの特性を示す図である
０図において、横軸はベース・エミッタ間電圧、縦軸は
エミッタを流を示している。なお、コレクタ電流特性も
この図と同様の特性を示す。(Problems to be Solved by the Invention) FIG. 8 is a diagram showing the characteristics of a RHET having a conventional structure. In FIG. 8, the horizontal axis represents the base-emitter voltage, and the vertical axis represents the emitter current. Note that the collector current characteristics also show characteristics similar to those shown in this figure.

この図において、Ｖｐはエミッタ側の電子のエネルギー
レベルが共鳴トンネルバリア層の第１共鳴準位とがほぼ
一敗して該電子のバリアに対する透過率も大きくなり、
エミッタ電流が最大となるベース・エミッタ間電圧を示
している。In this figure, at Vp, the energy level of the electrons on the emitter side is almost the same as the first resonance level of the resonant tunnel barrier layer, and the transmittance of the electrons to the barrier becomes large.
It shows the base-emitter voltage at which the emitter current is maximum.

またこの特性曲線の傾き、すなわちｄｉ／ｄＶ−（４４
はコンダクタンスを示している。ところで、トランジス
タの動作速度は時定数ＣＸＲ＝Ｃ／ｇ。Also, the slope of this characteristic curve, that is, di/dV-(44
indicates conductance. By the way, the operating speed of a transistor is the time constant CXR=C/g.

（Ｃはエミッタ・ベース間容量）で規定されるから、高
速化を図るためには、特に特性曲線の立ち上がりのｇｔ
を大きくすることが必要である。(C is the emitter-base capacitance), so in order to increase the speed, gt
It is necessary to increase the

しかし、第８図に示すように、従来のＲＨＥＴの特性ニ
ヨれば、Ｖ＝ＯからＶｐまテ（ｒ）　ｄｌ／ｄＶ＝ＦＩ
ｅはなだらかであって口が小さい、このため時定数ＣＲ
が大きく、トランジスタの十分な高速化が図れないとい
う問題がある。However, as shown in Figure 8, the characteristics of the conventional RHET are as follows: V=O to Vp (r) dl/dV=FI
e is gentle and has a small mouth, so the time constant CR
The problem is that the transistor speed cannot be increased sufficiently.

本発明はかかる従来の問題点に鑑みて創作されたもので
あり、より高速の動作が可能なＲｔ（ＥＴの半導体装置
の提供を目的とする。The present invention was created in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide an Rt (ET) semiconductor device that can operate at higher speed.

（課題を解決するための手段〕 上記課題は、第１図の本発明の半導体装置の原理構成図
に示すように、エミッタＭ１７とベース層１４との間に
、バリア＠１６ａ、１６ｃと井戸ポテンシャル形成層１
６ｂからなる共鳴トンネリングバリア層１６を有する共
鳴トンネリング・ホントエレクトロン・トランジスタ（
ＲＨＥＴ）の半導体装置において、共鳴トンネリングバ
リア層１６のベース層１４１１１１（に補助バリア層１
５を設けることにより解決される。(Means for Solving the Problems) The above problem is solved by forming barriers @16a, 16c and well potential between the emitter M17 and the base layer 14, as shown in the principle block diagram of the semiconductor device of the present invention in FIG. Cambium layer 1
6b, a resonant tunneling real electron transistor (
RHET) semiconductor device, the base layer 141111 of the resonant tunneling barrier layer 16 (with the auxiliary barrier layer 1
This can be solved by providing 5.

なお、図において、１１は半絶縁性半導体基板、Ｉ２は
コレクタ層、Ｉ３はコレクタバリア層である。In the figure, 11 is a semi-insulating semiconductor substrate, I2 is a collector layer, and I3 is a collector barrier layer.

〔作用〕[Effect]

第２図は、第１図の本発明の半導体装置のエネルギーバ
ンドを示す図であり、Ｅ、はフエルミエネルギーレベル
、Ｅ、は伝導帯下端エネルギーレベル、Ｅ、は価電子帯
上端エネルギーレベルである。FIG. 2 is a diagram showing the energy bands of the semiconductor device of the present invention shown in FIG. 1, where E is the Fermi energy level, E is the lower end energy level of the conduction band, and E is the upper end energy level of the valence band. be.

図のように、本発明においては補助バリア層Ｉ５によっ
て、バリアｒＭ　ｌ　６　ａによるバリアに隣接して、
これよりやや低いもう一つのバリアが形成されている。As shown in the figure, in the present invention, the auxiliary barrier layer I5 adjoins the barrier formed by the barrier rM l 6 a.
Another barrier, slightly lower than this, has been formed.

次に、本発明の半導体装置の電気的特性について説明す
る。Next, the electrical characteristics of the semiconductor device of the present invention will be explained.

第３図は、本発明の半導体装置のベース・エミッタ間に
電圧を印加したときの共鳴トンネリングバリア層１６お
よび補助バリア層１５付近のエネルギーバンドの状態と
ホットエレクトロンの流れを示す図である。なお、補助
バリア層■５のバリアの最大値は、バイアスがＯのとき
共鳴トンネリングバリア！’！１６の第１共鳴皇位より
も高くなるように設定している。FIG. 3 is a diagram showing the state of energy bands and the flow of hot electrons near the resonant tunneling barrier layer 16 and the auxiliary barrier layer 15 when a voltage is applied between the base and emitter of the semiconductor device of the present invention. In addition, the maximum value of the barrier of the auxiliary barrier layer ■5 is the resonance tunneling barrier when the bias is O! '! It is set to be higher than the 16th First Resonance Imperial Throne.

まず同図（ａ）に示すように、印加電圧■−０において
は、エミッタ１Ｗ１７側の電子のエネルギーは共鳴トン
ネリングバリア層１６の第１共鳴準位よりも低いので、
電子は該共鳴トンネリングバリア１１６を越えることは
できない。すなわち、この場合には電流が流れない。First, as shown in FIG. 5A, when the applied voltage is -0, the energy of the electrons on the emitter 1W17 side is lower than the first resonance level of the resonant tunneling barrier layer 16.
Electrons cannot cross the resonant tunneling barrier 116. That is, no current flows in this case.

次に同図（ｂ）に示すように、印加′Ｔ８．ＦＦが上昇
してｖ−ｖｔｈになると、エミッタ層１７側のいくつか
の電子のエネルギーは共鳴トンネリングバリア層１６の
第１共鳴準位とほぼ同等となる。また、このとき補助バ
リア層１５のバリアの頂部が曲げられるとともに低くな
り、そのバリアの高さが共鳴トンネリングバリア層１６
の第１共鳴準位とほぼ同等となる。Next, as shown in FIG. 6(b), application 'T8. When FF increases to v-vth, the energy of some electrons on the emitter layer 17 side becomes almost equal to the first resonance level of the resonant tunneling barrier layer 16. Also, at this time, the top of the barrier of the auxiliary barrier layer 15 is bent and lowered, and the height of the barrier becomes lower than that of the resonant tunneling barrier layer 16.
It is almost equivalent to the first resonance level of .

ずなわち、エミッタ層１７側の電子は共鳴トンネリング
バリアＩＩＭ１６のバリアを越える条件を満たす。しか
し補助バリア層１５のバリアのため、はとんど共鳴トン
ネリングバリア層１６を越えることはできない、従って
、第４図に示すように、この時点でエミッタ電流が流れ
始めるが、従来例に比べて流れる電流が極めて少ない。In other words, the electrons on the emitter layer 17 side satisfy the condition of crossing the resonant tunneling barrier IIM16. However, due to the barrier of the auxiliary barrier layer 15, the emitter current can hardly cross the resonant tunneling barrier layer 16. Therefore, as shown in FIG. 4, the emitter current begins to flow at this point, but compared to the conventional example, Very little current flows.

なお、従来例では補助バリア層を設けてないので、バイ
アスを増やすにつれて共鳴トンネリングバリア層のバリ
アが徐々に低くなる。このため、共鳴トンネリングバリ
ア層の第１共鳴準位に達する電子の数も徐々に増えるの
で、電子の透過確率が単調に増加するやまた、エミッタ
層の蓄積電子もバイアスに関して単調に増加するため、
透過確率と蓄積電子の積に比例するエミッタ７１流も単
調な増加特性を示す。Note that in the conventional example, since no auxiliary barrier layer is provided, as the bias is increased, the barrier of the resonant tunneling barrier layer gradually becomes lower. For this reason, the number of electrons reaching the first resonance level of the resonant tunneling barrier layer gradually increases, so the transmission probability of electrons increases monotonically, and the accumulated electrons of the emitter layer also increase monotonically with respect to the bias.
The emitter 71 flow, which is proportional to the product of transmission probability and accumulated electrons, also exhibits a monotonically increasing characteristic.

すなわち、第４図に示すように、電流も徐々に増加する
特性（−点鎖線）を示し、曲線の立ち−Ｌがりはなだら
かである。That is, as shown in FIG. 4, the current also exhibits a characteristic (-dot-dashed line) that increases gradually, and the rise of the curve -L is gentle.

次いで第３図（ｃ）に示すように、印加電圧を少し増や
してＶ＝Ｖ、になると、補助バリアＩ？’Ｊ１５のバリ
アは共鳴トンネリングバリア層の第１共鳴準位よりも低
くなる。また第１共鳴準位に一致するエネルギーのエミ
ッタ側の電子の数も多くなっているので、共鳴トンネリ
ングバリア層１６を越えるエミッタ側の電子は急速に増
える。このため、第４図に示すように、電流の増加を示
す曲線（実線）の立ち上がりｄｌ／ｄν・口は鋭くなる
。Next, as shown in FIG. 3(c), when the applied voltage is slightly increased and V=V, the auxiliary barrier I? 'The barrier of J15 is lower than the first resonance level of the resonant tunneling barrier layer. Furthermore, since the number of electrons on the emitter side whose energy matches the first resonance level is also increased, the number of electrons on the emitter side that cross the resonant tunneling barrier layer 16 increases rapidly. Therefore, as shown in FIG. 4, the rising edge dl/dv of the curve (solid line) indicating the increase in current becomes sharp.

なお、■、を越えるバイアスを印加したとき、流れる電
流は急速に減少する（第４図において、負性抵抗領域）
、これは共鳴トンネリングバリア層１６の第１共１１％
準位に共鳴するエミッタ側の電子がほとんどなくなるか
らである。Note that when a bias exceeding ■ is applied, the flowing current decreases rapidly (in the negative resistance region in Figure 4).
, which is the first 11% of the resonant tunneling barrier layer 16
This is because there are almost no electrons on the emitter side that resonate with the level.

〔実施例〕〔Example〕

次に、図を参照しながら本発明の実施例について説明す
る。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第６図は本発明の実施例に係る半導体装置の断面図であ
る。図において、１８は半絶縁性半導体べ仮としての鉄
ドープのＩｎＰ基板、１９はＩｎＰ基板１８上に形成さ
れたコレクタ層としてのＩｎ。FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. In the figure, 18 is an iron-doped InP substrate as a semi-insulating semiconductor base, and 19 is In as a collector layer formed on the InP substrate 18.

Ｇａ、、、４３層（組成比Ｘ＝０．５３．不純物濃度Ｎ
ｄ＝５×１０目／ａｍ’、膜Ｗ５０００人）、２０はＩ
ｎ、Ｇａ１−ＡＳ層１９上に形成されたコレクタバリア
層としてのＩｒ＋＋＋　　（Ｇａｏ、ｓ＾ｌａ、ｓ）＋
−ｘ　Ａｓ［（組成比Ｘ−０，５３，ノンドープ、膜厚
２０００人）、２１はＩｎｎ　　（Ｇａｓ、ｓ　Ａｌ＊
、ｓ）＋−＋ｔ　Ａｓ［２０上に形成されたベース層と
してのＩｎ、　Ｇａｐ−、Ａｓ層（＆Ｉｌ成比Ｘ　＝０
．５３．不純物濃度”＝　５　Ｘ　１０　”７ｃｍ”。Ga, 43 layers (composition ratio X = 0.53. impurity concentration N
d=5×10 eyes/am', membrane W5000 people), 20 is I
Ir+++ (Gao, s^la, s)+ as a collector barrier layer formed on the n, Ga1-AS layer 19
-x As [(composition ratio X-0.53, non-doped, film thickness 2000), 21 is Inn (Gas, s Al
, s)+-+t As[20] In, Gap-, As layer as a base layer (&Il composition ratio X = 0
．． 53. Impurity concentration "= 5 x 10 "7cm".

膜厚２５０人）である。The film thickness is 250 people).

また、２２は本発明によって設けられた補助バリア層と
しての１ｎ、（＾ｌｙ　Ｇａ１−ｖ　Ｌ−＋＋　Ａｓ層
（＆ｌ比Ｘ−０，５３，／　７　）”−フ、膜ｗｉｏｏ
人）である。Further, 22 is a 1n, (^ly Ga1-v L-++ As layer (&l ratio X-0,53,/7)"-F, film wioo
person).

なお、ｙは、第５図に示すように、０から０．６の間で
連続的に変化させているので、第２図のバンドと同様な
バンド構造をもっている。Note that since y is continuously changed between 0 and 0.6 as shown in FIG. 5, the band structure is similar to that of the band in FIG. 2.

２３はＩｎｘ　　（Ａｌｙ　Ｇａ１−ｖ　）＋−＊＾５
ｉＷ２２上に形成された三層構造の共鳴トンネルバリア
層で、バリア層としてのＩｎ、　　ＡＩ、−、八ｓＪ？
５２３ａ（ＩＩ！成比ｙ　＝０．５２．ノンドープ、膜
厚４４人）と井戸ポテンシャル形成層としてのＩｎ、　
Ｇａ、□＾５Ｎ２３ｂ　（＆Ｉ′ｉ成比ｙ−０，５３，
ノンドープ、膜ｆｆ３８．１人）とバリア層としてのＩ
ｎ、　　ＡＩ、−、八５ｌｉｉ２３ｃ（＆１１成比ｙ−
０，５２，ノンドープ、膜厚４４人）とからなる。23 is Inx (Aly Ga1-v)+-*^5
A three-layer resonant tunnel barrier layer formed on iW22, with In, AI, -, and 8sJ? as barrier layers.
523a (II! Formation ratio y = 0.52. Non-doped, film thickness 44 people) and In as a well potential forming layer,
Ga, □^5N23b (&I'i composition ratio y-0,53,
Non-doped, film ff38.1) and I as a barrier layer
n, AI, -, 85lii23c (&11 formation ratio y-
0.52, non-doped, film thickness 44).

２４はＩｎ、　　＾１１□＾Ｓ層２３ｃの上に形成され
たエミッタ層としての１１１１１　Ｇａ１−ｘ　Ａｓ層
（Ｍｉ成比ｙ　＝０．５３．不純物濃度Ｎｄ＝　Ｉ　Ｘ
　１０　’″／ｃ１゜膜厚５００人）、２５はｒｒｉ、
　Ｇａ、−、＾５Ｊｉ２４の上に形成されたエミッタコ
ンタクト層としてのｌｒｌ、　Ｇａ１−ｍ　Ａｓ層（組
成比Ｘ　＝０．５３．不純物濃度Ｎｄ＝　５　Ｘ　１０
　”／Ｃｍ’、膜厚１０００人）である。24 is In, ^11□^11111 Ga1-x As layer as an emitter layer formed on the S layer 23c (Mi composition ratio y = 0.53. Impurity concentration Nd = I
10''/c1゜film thickness 500 people), 25 is rri,
lrl, Ga1-m As layer as an emitter contact layer formed on Ga, -, ^5Ji24 (composition ratio X = 0.53. impurity concentration Nd = 5 x 10
"/Cm', film thickness 1000 people).

そして、２６，２７．２８はそれぞれエミッタ電極、ベ
ース電橋、コレクタ電極で、ノンアロイのＡｕ（３００
０人）　／Ｃｒ　（２００人）層によりて形成される。26, 27, and 28 are the emitter electrode, base bridge, and collector electrode, respectively, which are made of non-alloy Au (300
0 people) /Cr (200 people) layer.

このような本発明の実施例のＲＨＥＴにおいては、第２
図で示すエネルギーバンドをもっているため、補助バリ
ア層としてのｌｎｘ　　（ＡＩ、　Ｇａ、−ｐ　Ｌ−１
１＾Ｓ層２２が有効に働き、第４図に示すような曲線の
急激な立ち上がりをもつ電圧・電流特性を得ることがで
きる。すなわち、この曲線の立ち上がりに対応するコン
ダクタンスｄｒ／ｄＴｏｇｃが極めて太き（なるので、
ＲＨＥＴのトランジスタとしの動作が、より高速になる
。In the RHET of this embodiment of the present invention, the second
Since it has the energy band shown in the figure, lnx (AI, Ga, -p L-1
The 1^S layer 22 works effectively, and it is possible to obtain voltage/current characteristics with a sharp rise in the curve as shown in FIG. In other words, the conductance dr/dTogc corresponding to the rise of this curve is extremely thick (because
The operation of the RHET as a transistor becomes faster.

なお、補助バリア層であるＩｎ、　　（ＡＩ、　Ｃａ、
−２）、１＾Ｓ層２２は、組成比ｙを連続的に変化させ
て成長させているが、例えば分子線エピタキシ（ＭＢＥ
）技術を用いることにより、容易に成長可能である。こ
の組成比の連続的変化により、補助バリアのバンドもな
めらかな変化となっているので、注入ホットエレクトロ
ンに対する不要な量子力学的反射を防ぐことができ、よ
り大きなコンダクタンスを得ることが可能となる。In addition, the auxiliary barrier layer In, (AI, Ca,
-2), the 1^S layer 22 is grown by continuously changing the composition ratio y, for example by molecular beam epitaxy (MBE).
) technology, it can be easily grown. Due to this continuous change in the composition ratio, the band of the auxiliary barrier also changes smoothly, making it possible to prevent unnecessary quantum mechanical reflection of the injected hot electrons and obtain a larger conductance.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば共鳴トンネルギー
バリア層に隣接して補助バリアを設けているので、電圧
・電流特性の立ち上がり、すなわちコンダクタンスｄｉ
／ｄＶ＝ｇｉを大きくすることができるので、ＲＨＥＴ
の動作を、より高速にすることが可能となる。As explained above, according to the present invention, since the auxiliary barrier is provided adjacent to the resonant tunneling barrier layer, the rise of the voltage/current characteristics, that is, the conductance di
/dV=gi can be increased, so RHET
It is possible to make the operation faster.

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

第１図は、本発明の半導体装置の原理構成図、第２図は
、本発明の半導体装置のエネルギーバンド図、 第３図は、バイアス状態のエネルギーバンドとホットエ
レクトロンの流れを示す図、 第４図は、本発明の電圧・電流特性を示す図、第５図は
、本発明の実施例の補助バリア層の組成分布を示す図、 第６図は、本発明の実施例の半導体装置の断面図、 第７図は、従来例の半導体装置の断面図、第８図は、従
来例の半導体装置の特性を示す図である。 （符号の説明〕 １．１１・・・半絶縁性半導体基板、 ２．１２・・・コレクタ層、 ３．１３・・・コレクタバリア層、 ４．１４・・・ベース層、 ５．１６・・・共鳴トンネリングバリア層、１６ａ、１
６ｃ＝−・バリア屑、 １６ｂ・・・井戸ポテンシャル形成層、１５・・・補助
バリア層、 ６．１７・・・エミッタ層、 ７・・・エミッタコンタクト層、 ８・・・エミッタ電極、 ９・・・ベース電極、 １０・・・コレクタ電極、 １８・・・ＩｎＰ基板、 １９　・＝ｌｎｘ　Ｇａ１−ｗ　ＡｓＨ（コレクタ層）
、２０−Ｉｒｉ、１（Ｇａｓ、ｓ　Ａｌｅ、ｓ）＋−ｘ
＾５ｊｔｌ（コレクタバリア層）、 ２　＋　−Ｉｎ、　Ｇａ１−０八ｓＲＷ　（ベース１１
）、２２−Ｉｎ−（ＡＩ、　Ｇａ＋−ｙ　）ｌ−ｘ＾Ｓ
層（補助バリア層）、 ２３・・・共鳴トンネルバリア肩、 ２３　ａ　・＝　Ｉｎ、　　＾ＩＩ−Ｙ　Ａｓ　Ｊ！　
（バリアＭ）、２３　ｂ　−Ｉｎｋ　Ｇａ１−ｘ＾ｓＮ
（井戸ポテンシャル形成層）、 ２３　ｃ　−Ｉｎ、　　ＡＩｔ−ｙ　Ａｓ　ｊｌ　（バ
リアＩｗ）、２４　＋１’ｌ１１．Ｇａｐ−、Ａ３層（
エミッタ１ｍ）、２５・・・Ｉｎ、　Ｇａ１−ｘ　Ａｓ
層（エミッタコンタクト層）、２６　・・・＾ｕ／Ｃｒ
１ｉ　（エミッタ１を掻）、２７−Ａｕ／ＣｒＪｌ’！
　（ベース電極）、２　Ｂ　−・−＾ｕ／ＣｒＪｉ　（
コレクタ電ｉ）。FIG. 1 is a diagram showing the principle configuration of the semiconductor device of the present invention, FIG. 2 is an energy band diagram of the semiconductor device of the present invention, FIG. 3 is a diagram showing the energy band in a bias state and the flow of hot electrons, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing the voltage/current characteristics of the present invention, FIG. 5 is a diagram showing the composition distribution of the auxiliary barrier layer of the embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram of the semiconductor device of the embodiment of the present invention. 7 is a sectional view of a conventional semiconductor device, and FIG. 8 is a diagram showing characteristics of a conventional semiconductor device. (Explanation of symbols) 1.11...Semi-insulating semiconductor substrate, 2.12...Collector layer, 3.13...Collector barrier layer, 4.14...Base layer, 5.16...・Resonant tunneling barrier layer, 16a, 1
6c=- Barrier waste, 16b... Well potential formation layer, 15... Auxiliary barrier layer, 6.17... Emitter layer, 7... Emitter contact layer, 8... Emitter electrode, 9. ... Base electrode, 10 ... Collector electrode, 18 ... InP substrate, 19 ... = lnx Ga1-w AsH (collector layer)
, 20-Iri, 1(Gas, s Ale, s) +-x
^5jtl (collector barrier layer), 2 + -In, Ga1-08sRW (base 11
), 22-In-(AI, Ga+-y)l-x^S
layer (auxiliary barrier layer), 23...resonant tunnel barrier shoulder, 23 a.=In, ^II-Y As J!
(Barrier M), 23 b -Ink Ga1-x^sN
(well potential formation layer), 23 c -In, AIt-y As jl (barrier Iw), 24 +1'l11. Gap-, A3 layer (
Emitter 1m), 25...In, Ga1-x As
layer (emitter contact layer), 26...^u/Cr
1i (scratching emitter 1), 27-Au/CrJl'!
(base electrode), 2 B −・−＾u/CrJi (
Collector electric i).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 エミッタ層（１７）とベース層（１４）との間に共鳴ト
ンネリングバリア層（１６）を有する共鳴トンネリング
・ホットエレクトロン・トランジスタ（ＲＨＥＴ）の半
導体装置において、 前記共鳴トンネリングバリア層（１６）のベース層（１
４）側に、伝導電子帯底の最端部のエネルギーレベルが
、前記共鳴トンネリングバリア層（１６）の第１共鳴準
位のエネルギーよりも高い補助バリア層（１５）を設け
てなることを特徴とする半導体装置。[Claims] A resonant tunneling hot electron transistor (RHET) semiconductor device having a resonant tunneling barrier layer (16) between an emitter layer (17) and a base layer (14), comprising: (16) base layer (1
4), an auxiliary barrier layer (15) is provided on the side where the energy level at the extreme end of the bottom of the conduction electron band is higher than the energy of the first resonance level of the resonance tunneling barrier layer (16). semiconductor device.