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JPS61131491A - Bipolar transistor - Google Patents

Bipolar transistor

Info

Publication number
JPS61131491A
JPS61131491A JP59252692A JP25269284A JPS61131491A JP S61131491 A JPS61131491 A JP S61131491A JP 59252692 A JP59252692 A JP 59252692A JP 25269284 A JP25269284 A JP 25269284A JP S61131491 A JPS61131491 A JP S61131491A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
light
collector
base layer
energy gap
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.)
Pending
Application number
JP59252692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Michihiko Arai
新井 亨彦
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.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co 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 Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP59252692A priority Critical patent/JPS61131491A/en
Publication of JPS61131491A publication Critical patent/JPS61131491A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H01L33/0004

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To much effectively perform a light coupling as compared with the conventional one by forming a structure that the compositions of the second collector region of a collector layer and a base layer are altered to form the energy gap of the second collector region smaller than that of the base layer. CONSTITUTION:A collector layer 2 is formed of collector regions 2a, 2b, and the composition of a crystal is set to become the relationships of Eg4>Eg3<Eg2 and Eg3>Ebg2 in the magnitude relationship between the energy gaps Eg2 and Eg4 among collector layer 2(2a, 2b), a base layer 3 and an emitter layer 4. In case of Eg4>Eg3, the improvements in the current injection efficiency by wide gap emitter and light input/output efficiency of upper emitter layer 4 side are performed. Eg3<Eg2 is satisfied to enhance the emitting intensity. Further, since Eg4>Eg3<Eag2 is satisfied, a laser operation can be executed. Since Eg3>Eg2 is satisfied, there is high sensitivity photoreceiving wavelength band from the wavelength of emitting light to longer wavelength for the external incident light.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明はバイポーラトランジスタ、特に−個のトラン
ジスタで発光、受光及び電流増幅の各機能を具えた、化
合物半導体を用いたバイポーラトランジスタに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a bipolar transistor, and particularly to a bipolar transistor using a compound semiconductor, which has the functions of emitting light, receiving light, and amplifying current using one transistor.

  、 (従来の技術) □ 従来、この種の化合物半導体を用いたバイポーラトラン
ジスタとして、、本出願人に係る特開昭57−9858
8号及び同57−111786.5号において提案され
たものがある。この従、来提案されたバイポーラ型発光
受光トランジスタの一造の一例を第4図に概略的に示す
、この従来のトランジスタはnJ半導体基板l上にn型
コン77層2、p型ベース層3、n型エミッタ層4及び
n型コンタクト層5をそれぞれ半導体結晶層として積層
して成るnpn型トランジスタ2である。このコンタク
ト層5の一部分をエツチング除去して、光の入射及び出
射の邪魔とならない部分をコン、タクト層5として残存
させ、この残存させたコンタクト層5、エミッタ層4及
びベース層3に、例えばP型不純物拡散を行って、これ
ら各層5.4及び3の一部分をp型に反転することによ
り、p型領域6,7及び8をそれぞれ形成した構造とな
っている。9は光の入射及び出射の邪魔とならない基板
の下面部分に設−けたオーム性コレクタ電極、10はコ
ンタクト層5上に設けたオーム性エミッタ電極及び11
はp型領域6上に設けたオーム性ベース電極である−こ
のような構造の従来のトランジスタの各層のエネルギー
ギャップ(禁制帯幅)の大きさの関係を第5図に示す、
第5図において、横軸に層の厚さをコンタクト層5側か
ら取って示し、縦軸にエネルギーギャップの相対的な大
きさを取って示しである。この図からも明らかなように
、基板l、コレクタ層2、ベース層3、コンタクト層4
及びp型領域6のそれぞれのエネルギーギャップEs□
E12 * Ey3  、Ej51 Ey6は同−又は
ほぼ同一の大きさであるが、エミッタ層4のエネルギー
ギャップE4はこれら他の層l、2.3.5.6のそれ
よりも大きく設定し、それにより電流増幅率の増大を図
っていた。
, (Prior art) □ Conventionally, as a bipolar transistor using this type of compound semiconductor, there has been a bipolar transistor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-9858 filed by the present applicant.
There are some proposed in No. 8 and No. 57-111786.5. FIG. 4 schematically shows an example of the construction of a bipolar type light emitting/receiving transistor that has been proposed so far. , an npn type transistor 2 formed by laminating an n type emitter layer 4 and an n type contact layer 5 as semiconductor crystal layers. A portion of this contact layer 5 is removed by etching to leave a portion that does not interfere with the incidence and emission of light as a contact layer 5, and the remaining contact layer 5, emitter layer 4, and base layer 3 are coated with, for example, A structure is obtained in which p-type regions 6, 7, and 8 are formed by inverting a portion of each layer 5, 4, and 3 to p-type by performing p-type impurity diffusion. Reference numeral 9 denotes an ohmic collector electrode provided on the lower surface of the substrate so as not to interfere with the incidence and emission of light; 10 refers to an ohmic emitter electrode provided on the contact layer 5; and 11
is an ohmic base electrode provided on the p-type region 6. The relationship between the energy gap (forbidden band width) of each layer of a conventional transistor having such a structure is shown in FIG.
In FIG. 5, the horizontal axis shows the layer thickness from the contact layer 5 side, and the vertical axis shows the relative size of the energy gap. As is clear from this figure, the substrate 1, the collector layer 2, the base layer 3, the contact layer 4
and each energy gap Es□ of p-type region 6
E12*Ey3, Ej51 and Ey6 have the same or almost the same size, but the energy gap E4 of the emitter layer 4 is set larger than that of these other layers l, 2.3.5.6, thereby The aim was to increase the current amplification factor.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このようにエミッタ層4のエネルギーギ
ャップE4を他の層のそれよりも大きくすると、増幅率
の改善を図ることが出来るが、発光波長と高感度の受光
波長領域との整合性が悪くなるという欠点があった。第
6図はこのような従来のトランジスタの波長(横軸)と
発光強度及び受光感度(縦軸)との関係を示した特性曲
線図であり、図中曲線Aは受光感度の高い領域のスペク
トル奄示し、曲線Bは発光強度のスペクトルを示してい
る。この図からも明らかなように、受光感度の高い波長
領域と、発光波長領域とがずれているので、この種の同
一のトランジスタを複数個用いてこれらトランジスタ間
で光の授受をiわせようとすると、上述したように波長
の整合性が悪く、そのためにトランジスタ間での光の結
合を良好に行わせることが極めて困難であった。
(Problem to be Solved by the Invention) However, if the energy gap E4 of the emitter layer 4 is made larger than that of other layers, the amplification factor can be improved, but the emission wavelength and high sensitivity There was a drawback that the matching with the receiving wavelength region deteriorated. Figure 6 is a characteristic curve diagram showing the relationship between wavelength (horizontal axis), emission intensity, and light-receiving sensitivity (vertical axis) of such a conventional transistor, and curve A in the figure shows the spectrum in the region of high light-receiving sensitivity. As shown, curve B shows the spectrum of emission intensity. As is clear from this figure, the wavelength region with high light-receiving sensitivity and the emission wavelength region are different from each other, so we tried to use multiple transistors of the same type to transmit and receive light between these transistors. Then, as mentioned above, wavelength matching is poor, and it is therefore extremely difficult to achieve good optical coupling between transistors.

この発明の目的は、上述した従来のバイポーラトランジ
スタが有する欠点を除去し、−個のトランジスタで発光
、受光及び電流増幅の各機能を有すると共に、発光波長
と受光感度波長との整合が取れしかも発光強度が増加し
かつ増幅率が大となるようにした構造のバイポーラトラ
ンジスタを提供することにある。
It is an object of the present invention to eliminate the drawbacks of the conventional bipolar transistors mentioned above, to have the functions of light emission, light reception, and current amplification using -2 transistors, to match the light emission wavelength and light reception sensitivity wavelength, and to be able to emit light. It is an object of the present invention to provide a bipolar transistor having a structure in which the strength is increased and the amplification factor is increased.

(問題点を解決するための手段) この発明の目的の達成を図□るため、この発明によれば
、基板上にコレクタ層2、ベース層3及びエミッタ層4
を具える、化合物半導体を用いたバイポーラトランジス
タにおいて、このコレクタ層2をベース層3側の第一コ
レクタ領域2aとこの第一コレクタ領域2aに隣接する
第二コレクタ領域2bとで形成し、この第一コレクタ領
域2aのエネルギーギャップEayzI=前述のベース
層3のエネルギーギャップEy3より大きくしかつ前述
の第二コレクタ領域2bのエネルギーギャップIEb 
> 2を前述のベース層3のエネルギーギャップEj3
よりも小さくしてなることを特徴とする さらにこの発明の実施に当っては、基板lのエネルギー
ギャップEff+を第二コレクタ領域2bのエネルギー
ギャップEbtzよりも大きくしておくことが好適であ
る。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the object of the present invention, according to the present invention, a collector layer 2, a base layer 3, and an emitter layer 4 are formed on a substrate.
In the bipolar transistor using a compound semiconductor, the collector layer 2 is formed of a first collector region 2a on the base layer 3 side and a second collector region 2b adjacent to the first collector region 2a. Energy gap EayzI of one collector region 2a = larger than the energy gap Ey3 of the above-mentioned base layer 3 and energy gap IEb of the above-mentioned second collector region 2b
>2 is the energy gap Ej3 of the base layer 3 mentioned above.
Further, in carrying out the present invention, it is preferable that the energy gap Eff+ of the substrate 1 is made larger than the energy gap Ebtz of the second collector region 2b.

(作用) このように、E$3<Ha、2と設定すると、トランジ
スタ作用がなくダイオード動作を行った場合に、電子が
エミッタ層4又はコレクタ層2からベース層3に注入さ
れた時、これら注入電子及び正孔をベース領域3内に閉
じ込めてこのベース層3から抜は出さないようにするこ
とが出来る。これがため1強力な、特に横方向の発光や
レーザ発振を行わせることが出来、従って、横方向光結
合の特性が向上する。
(Function) In this way, if E$3<Ha, 2 is set, when electrons are injected from the emitter layer 4 or the collector layer 2 into the base layer 3 in the case of diode operation without transistor operation, these Injected electrons and holes can be confined within the base region 3 and prevented from being extracted from the base layer 3. Therefore, it is possible to perform strong light emission or laser oscillation, especially in the lateral direction, and therefore, the characteristics of lateral optical coupling are improved.

さらにEb $ 2 < Egsとなるように構成しで
あるので、このトランジスタの高感度受光波長領域はほ
ぼλ3(” K/E7g ) <入&2 (=に/Eb
2z(但し、には定数で、約1240nm/eV )と
なり、発光波侵入3をコレクタ層2での吸収波長帯の長
波長端入b2よりも小さく出来、従って、発光と受光の
波長の整合性の良い特性が得られる。
Furthermore, since it is configured so that Eb $ 2 < Egs, the highly sensitive light receiving wavelength region of this transistor is approximately λ3("K/E7g) <In &2 (=N/Eb
2z (however, is a constant of about 1240 nm/eV), and the emission wave penetration 3 can be made smaller than the long wavelength end entry b2 of the absorption wavelength band in the collector layer 2. Therefore, the wavelength matching of emission and light reception is Good characteristics can be obtained.

また、 Es+ >EbtJ2とすることにより、基板
側から光が入射した場合に、より効率の良い受光特性が
得られると共に、エミッタ側又は横方向から光を効率良
く出射出来るので、一方向性の発光受光トランジスタを
得ることが出来る。
In addition, by setting Es+ > EbtJ2, more efficient light receiving characteristics can be obtained when light enters from the substrate side, and the light can be efficiently emitted from the emitter side or from the side, resulting in unidirectional light emission. A light receiving transistor can be obtained.

(実施例) 以下、図面を参照してこの発明のバイポーラトランジス
タの一実施例につき説明する。
(Embodiment) An embodiment of the bipolar transistor of the present invention will be described below with reference to the drawings.

この実施例でのトランジスタの層構造を第2図に概略的
に示す、この図において、第4図に、示した構成成分と
同一の構成成分については同一の符合を付して示す、こ
の発明のトランジスタの場合には、コレクタ層2を二層
の第一及び第二コレクタ領域2a及び2bで形成してい
ると共に、基板l、コレクタ層2 (2a、2b)ベー
ス層3、エミッタ層4、コンタクト層5及び6のエネル
ギーギャップの大きさの関係が従来と相違する。この場
合にも、前述と同様に、コレクタ層2及びエミッタ層4
をn型とし、ベース層3をp型とした例につき説明する
が、導電型を反転した構造としても良いし、また、コレ
クタ層2とエミッタ層4とを入れ換え基板lをエミッタ
層4のためのコンタクト層として作用させしかもコンタ
クトFj5を除去した構造としても良い。
The layer structure of the transistor in this embodiment is schematically shown in FIG. 2. In this figure, the same components as those shown in FIG. 4 are designated by the same reference numerals. In the case of the transistor shown in FIG. The relationship between the energy gap sizes of contact layers 5 and 6 is different from the conventional one. In this case as well, the collector layer 2 and the emitter layer 4
An example in which the conductivity type is n-type and the base layer 3 is p-type will be explained, but it is also possible to have a structure in which the conductivity types are reversed, or the collector layer 2 and the emitter layer 4 may be exchanged and the substrate l is used as the emitter layer 4. It is also possible to have a structure in which the contact Fj5 is made to function as a contact layer and the contact Fj5 is removed.

この構造において、n型半導体結晶基板lは一般にはn
型層2a、 2b、3.4、及び5と結晶学的及び電気
的に適合する類似の性質を有する材料で形成し、例えば
、コレクタ層2をn型GaAsとする場合には、基板l
をn型GaAs或いはn型Si% n型Geであっても
良い、また、このコレクタ層2は電極9°との接続を兼
ているので電気伝導率の高いものが良く、高周波特性の
点からも望ましい、また、これらの各112a、 2b
、3.4及び5もまた半導体結晶である。そして、この
トランジスタ構造で散も重要な活性層はコレクタ層2 
(2a、 2b) 。
In this structure, the n-type semiconductor crystal substrate l is generally n
It is formed of a material having similar crystallographic and electrical properties to the type layers 2a, 2b, 3.4, and 5. For example, when the collector layer 2 is made of n-type GaAs, the substrate l
The collector layer 2 may be made of n-type GaAs or n-type Si% n-type Ge. Also, since this collector layer 2 also serves as a connection with the electrode 9°, it is preferable that it has high electrical conductivity, and from the viewpoint of high frequency characteristics. are also desirable, and each of these 112a, 2b
, 3.4 and 5 are also semiconductor crystals. The most important active layer in this transistor structure is the collector layer 2.
(2a, 2b).

ベース層3及びエミッタ層4である。They are a base layer 3 and an emitter layer 4.

このトランジスタの各層を発光効率の良い化合物半導体
で形成すると、このトランジスタは°受゛光トランジス
タとしてはもとより発光トランジスタとしても動作し得
る。そして、光の入射及び出射は上部、下部或いは横方
向からも可能であり、それらの入出力光を図中12.1
3及び14でそれぞれ示しである。
If each layer of this transistor is formed of a compound semiconductor with high luminous efficiency, this transistor can operate not only as a light-receiving transistor but also as a light-emitting transistor. The input and output of light is possible from the top, bottom, or sideways, and these input and output lights are shown in 12.1 in the figure.
3 and 14, respectively.

このようなトランジスタ構造において、各層の1.2(
2a、2b)、3.4,5及び6の電子エネルギーギャ
ップEst〜E16の大きさの関係を第1図に示し、こ
れにつき説明する。
In such a transistor structure, 1.2(
2a, 2b), 3.4, 5 and 6 are shown in FIG. 1, and will be explained.

この発明で本質的に最も重要なエネルギーギャップの関
係は、コレクタ層2(2a、2b)、ベース層3及びエ
ミッタ層4の間のエネルギーギャップE2□〜Era間
の大小関係である。管1図に示すように、この発明にお
いてはEy。〉E23<Ea2z及びE)3 > Eb
 y 2の関係となるように結晶の組成を設定している
The essentially most important energy gap relationship in this invention is the magnitude relationship between the energy gaps E2□ to Era between the collector layer 2 (2a, 2b), the base layer 3, and the emitter layer 4. As shown in Figure 1, in this invention, Ey. 〉E23<Ea2z and E)3>Eb
The composition of the crystal is set so that the relationship is y2.

Et。〉E73の場合には、一般に良く知られているよ
うに、ワイドギャップエミッタによる電流注入効率の向
上と、上部のエミッタ層4側での光の入出力効率の向上
を図ることが出来る。ワイドギャップのn型エミッタ層
4から注入された電子はP型ベース層3に注入されてそ
の一部分が正孔と再結合して発光するので、このトラン
ジスタの主な発光層はベース層3となる。又、正孔によ
る逆注入によってエミッタ層4においても発光する場合
がある。
Et. In the case of E73, as is generally well known, it is possible to improve the current injection efficiency due to the wide gap emitter and the light input/output efficiency on the upper emitter layer 4 side. Electrons injected from the wide-gap n-type emitter layer 4 are injected into the p-type base layer 3, and part of them recombines with holes to emit light, so the base layer 3 is the main light-emitting layer of this transistor. . Furthermore, the emitter layer 4 may also emit light due to reverse injection of holes.

E)s<Eayzとすることによって、特にコレクタ開
放又はコレクタ負バイアスの状態の動作時には、すなわ
ち、トランジスタ作用がなくダイオード動作を行わせて
いる場合には、一旦電子がエミッタ層4又はコレクタ層
2からベース層3内に注入された後は、これら注入電子
及び正孔をこのベース層3内に閉じ込めてベース層3か
ら抜は出ないようにすることが出来る。従って、発光強
度を高めるこが出来る。
E) By setting s<Eayz, electrons are temporarily transferred to the emitter layer 4 or the collector layer 2, especially when the collector is open or the collector is in a negative bias state, that is, when there is no transistor action and a diode action is performed. After being injected into the base layer 3, these injected electrons and holes can be confined within the base layer 3 so that they do not escape from the base layer 3. Therefore, the luminous intensity can be increased.

さらに、Eプ4 > Et3 < IEa y 2とし
ているので。
Furthermore, since Ep4 > Et3 < IEa y 2.

エミッタ層4及びコレクタ領域2aの屈折率がベース領
域3の屈折率よりも小さい場合が多く、その制し、横方
向の光の放射14を増加せしめるため、横方向光強度が
増加し、レーザ動作を行わせることが可能となる。
The refractive index of the emitter layer 4 and the collector region 2a is often smaller than the refractive index of the base region 3, and in order to control this and increase the lateral light emission 14, the lateral light intensity increases and the laser operation It becomes possible to perform the following.

jf Et3 > Eb 92であるのでトランジスタ
の高感度受光波長帯域はほぼλa  (=に/EtJa
 )又は入42  (=に/Ea)2 ) <入3(=
 K / Eya )くλh 2  (−K/Eb22
 )  (但し、Kは定数で、約1240n麿/eV 
)となる、従って、ベー・ス層3での1光波長λ3をコ
レクタ層2での吸収波長帯域の長波長端λb2よりも小
さく出来る。よってこのトランジスタは上、下及び横方
向からの外廓入射光12.13.14に対して、出射光
の波長よりも長い波長まで高感度受光波長帯域を有する
という特性をもつことになる。このようなエネルギーギ
ャップの関係を有するトランジスタの波長と、発光強度
及び受光感度との関係を示すスペクトル特性を第3図に
示す。
Since jf Et3 > Eb 92, the highly sensitive light receiving wavelength band of the transistor is approximately λa (=to/EtJa
) or enter 42 (=ni/Ea)2 ) <enter 3 (=
K / Eya )kuλh 2 (-K/Eb22
) (However, K is a constant, approximately 1240n/eV
), therefore, the wavelength λ3 of one light in the base layer 3 can be made smaller than the long wavelength end λb2 of the absorption wavelength band in the collector layer 2. Therefore, this transistor has a characteristic of having a highly sensitive light-receiving wavelength band to a wavelength longer than the wavelength of the output light with respect to externally incident light 12, 13, and 14 from above, below, and lateral directions. FIG. 3 shows spectral characteristics showing the relationship between wavelength, emission intensity, and light receiving sensitivity of a transistor having such an energy gap relationship.

同図において、横軸に波長をプロットして示し、縦軸に
発光強度及び受光感度をプロットして示し、曲線Cは受
光スペクトル曲線であり、曲線りは発光スペクトル曲線
である。この第2図からも明らかなように、この発明の
トランジスタの発光波長帯域は受光感度波長帯域内に入
っているので、発光と受光との波長の整合が確実かつ良
好に得られる。
In the figure, wavelength is plotted on the horizontal axis, and emission intensity and light reception sensitivity are plotted on the vertical axis. Curve C is a reception spectrum curve, and curved line is an emission spectrum curve. As is clear from FIG. 2, since the emission wavelength band of the transistor of the present invention falls within the light-receiving sensitivity wavelength band, wavelength matching between emission and reception can be achieved reliably and well.

ところで、これら各層2 (2a、2b) 、 3及び
4の上述したような関係を有するエネルギーギャップを
もった半導体結晶は非常に多数の組み合わせが考えられ
る0例えば、材料としてはAQGaAsとか、rnGa
Asとか、InP’とかその他め三元系半導体を用いる
ことが出来る。さらに1例えばA9xGat−xAsの
場合にはl〉エミッタ層4のX〉ベース層3のXく第二
コレクタ領域2aのX≧0及びl〉エミッタ層4のX〉
第一コレクタ領域2aのX>0の関係を満足するように
組成関係を設定することが出来る。尚、9の場合、発光
効率の良いベース層3には液相成長法でp型不純物を導
入するのが有益となる。
By the way, there are many possible combinations of semiconductor crystals with energy gaps having the above-mentioned relationships for each of these layers 2 (2a, 2b), 3, and 4. For example, the material may be AQGaAs or rnGa.
Other ternary semiconductors such as As, InP', etc. can be used. Furthermore, in the case of A9xGat-xAs,
The compositional relationship can be set so as to satisfy the relationship of X>0 for the first collector region 2a. In the case of No. 9, it is advantageous to introduce p-type impurities into the base layer 3, which has good luminous efficiency, by liquid phase growth.

次に、基板1のエネルギーギャップEs1につき説明す
る。この基板lのエネルギーギャップEy1は先−ず第
一にEb、2≧Ejtとなるように設定することが出来
る。このようにすると、基板lは光の吸収層として作用
する。
Next, the energy gap Es1 of the substrate 1 will be explained. The energy gap Ey1 of the substrate 1 can be first set so that Eb, 2≧Ejt. In this way, the substrate l acts as a light absorption layer.

或イハ又、Efft >IEb tJzの関係となるよ
うに設定することも出来る。この場合には、下方の基板
側から光が入射した場合(13で示す)に、より効率の
良い受光特性が得られる。従って、基板lの側から入射
し、上側のエミッタ4側から(12で示す)又は横方向
に(14で示す)光を有効に出射する二方向性の発光受
光トランジスタを形成することが出来る。
Alternatively, it is also possible to set the relationship Efft > IEb tJz. In this case, more efficient light receiving characteristics can be obtained when light is incident from the lower substrate side (indicated by 13). Therefore, it is possible to form a bidirectional light-emitting/light-receiving transistor that enters light from the substrate l side and effectively emits light from the upper emitter 4 side (indicated by 12) or laterally (indicated by 14).

尚、詳細な説明は省略するが、上述したようなEt 3
> Eb g 2の関係となるようにベース層3と第二
コレクタ領域2bのエネルギーギャップを設定した場合
には1発光層であるベースM3で発光した光は第二コレ
クタ領域2bにおいてより有効的に吸収されベース−コ
レクタ間で有効な受光電流を生ずるので、一種の正帰還
現−象となり、従ってその場合には電流増幅率がより大
きくなるという効果が得られる。
Although detailed explanation is omitted, Et3 as described above
> When the energy gap between the base layer 3 and the second collector region 2b is set so as to have a relationship of Since the light is absorbed and an effective light-receiving current is generated between the base and the collector, it becomes a kind of positive feedback phenomenon, and therefore, in this case, the effect of increasing the current amplification factor can be obtained.

また、各層をその層内では均一組成でかつ均一なエネル
ギーギャップを有するように形成しても良いし、或いは
、必ずしもその必要はなく、前述のエネルギーギャップ
の関係E、4 > Ey3< Ea F 2及びE33
 > Eb ti 2を満足する範囲内で層内に不均一
性があっても良い、このような不均一性を積極的に利用
して層内の工氷ルギーギャップに勾配を付け、この勾配
を利用してキャリアのドリフト効果や、光吸収効果や、
或いは、界面単位の低下門果等を必要に応じ有効菌活用
することが出来る。
Further, each layer may be formed to have a uniform composition and a uniform energy gap within the layer, or it is not necessary to do so, and the above-mentioned energy gap relationship E, 4 > Ey3 < Ea F 2 and E33
> There may be non-uniformity within the layer within the range that satisfies Eb ti 2. Such non-uniformity can be actively used to create a gradient in the ice-lugian gap within the layer, and this gradient can be It can be used to detect carrier drift effects, light absorption effects,
Alternatively, effective bacteria can be utilized as necessary, such as phylum with a reduced interface unit.

この発明は上述した実施例にのみ限定されるものではな
いこと明らかである。
It is clear that the invention is not limited to the embodiments described above.

例えば、コレクタ層2のエネルギーギャップがベース層
3のエネルギーギャップよりも小さいという条件を満足
するものであれば、化合物半導体材料はその種類を問わ
ず用いることが出来ると共に、その組成も任意に設定す
ることが出来る。
For example, as long as it satisfies the condition that the energy gap of the collector layer 2 is smaller than the energy gap of the base layer 3, any type of compound semiconductor material can be used, and its composition can be set arbitrarily. I can do it.

例えば、既に説明したように、このバイポーラトランジ
スタをpnp型のトランジスタとして構成することが出
来るし、基板l上の積層順序を二 ′ミッタ層4、ベー
ス層3、第二コレクタ領域2b及び第一コレクタ領域2
aとしたような構造とすることも出来るし、各層の導電
型を上述した実施例の場合とは反転させても良い。
For example, as already explained, this bipolar transistor can be configured as a pnp type transistor, and the stacking order on the substrate l is 2': the transmitter layer 4, the base layer 3, the second collector region 2b, and the first collector region. Area 2
It is also possible to adopt a structure as shown in a, or the conductivity type of each layer may be reversed from that of the above-described embodiment.

さらに1例えばコンタクト層5を設けずにオーム性電極
10を直接エミッタ層4に接触させても良いし、さらに
、一方の導電型例えばp型の領域6.7.8を設ける代
りに、エミッタ層4°にエツチング等の手段により電極
用穴又は溝を開−けてオーム性電極11をベース層3の
一部分と直接接触させるようにしても良い。
Furthermore, for example, the ohmic electrode 10 may be brought into direct contact with the emitter layer 4 without providing the contact layer 5, and furthermore, instead of providing a region 6.7.8 of one conductivity type, e.g. p-type, the emitter layer The ohmic electrode 11 may be brought into direct contact with a portion of the base layer 3 by making electrode holes or grooves at 4° by etching or other means.

また、このバイポーラトランジスタを集積回路として構
成することが出来ることも容易に推察中東る0例えば、
基板lを絶縁性の基板とし、゛コレクツ層2に対しては
別途の方法で電極の取り出しを行うことも可能であるし
、基板1の暦の下側にさらに別債の絶縁性基板を設けて
この基板lの暦をエピタ午シャル成長法で成長させた構
造としても良い、このようにすれば、同一基板上に多数
個のバイポーラトランジスタを形成してモノリシック発
光受光集積回路を構成することが出来る。
It is also easy to infer that this bipolar transistor can be configured as an integrated circuit, for example,
It is also possible to use an insulating substrate as the substrate 1 and take out the electrodes from the collector layer 2 using a separate method, or to provide a separate insulating substrate below the substrate 1. The structure of the lever substrate 1 may be grown by an epitaxial growth method. In this way, a monolithic light-emitting/light-receiving integrated circuit can be constructed by forming a large number of bipolar transistors on the same substrate. I can do it.

また、この発明のトランジスタでは、エミッターベース
やコレクタ層がいわゆるダブルへテロ構造となっている
ので、横方向に大電流動作を行わせることによってレー
ザ発振し易く、横方向結合をより強力に行わせることも
可能である。
In addition, in the transistor of this invention, the emitter base and collector layer have a so-called double heterostructure, so by performing a large current operation in the lateral direction, laser oscillation is facilitated, and lateral coupling is made stronger. It is also possible.

(発明の効果) 上述した説明からも明らかなように、この発明のバイポ
ーラトランジスタによれば、コレクタ層の第二コレクタ
領域とベース層の組成を変えて。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the bipolar transistor of the present invention, the compositions of the second collector region of the collector layer and the base layer are changed.

第二コルフタ領域のエネルギーギャップをベース層のエ
ネルギーギャップよりも小さくした構造となっているの
で、ベース領域から発光した光の波長はコレクタ層の高
感度受光波長帯域内に入る。
Since the structure is such that the energy gap of the second corfta region is smaller than the energy gap of the base layer, the wavelength of light emitted from the base region falls within the high-sensitivity light reception wavelength band of the collector layer.

これがたや、発光波長と高感度受光波長域との整合を確
実にかつ良好に取ることが出来、従って、これらトラン
ジスタ間で光の授受を行わせる場合であっても、光結合
を従来よりも逼に効果的に行うことが出来る。
This makes it possible to reliably and better match the emission wavelength and the high-sensitivity reception wavelength range, and therefore, even when transmitting and receiving light between these transistors, optical coupling is better than before. It can be done very effectively.

コーレクタ層の第一コレクタ領域とベース層の組成を変
えて、第一コレクタ領域のエネルギーギャップをベース
層のエネルギーギャップよりも大きくした構造となって
いるので、このベース層内への注入電子及び正孔の閉じ
込めが有効に行われ易く、従って、より強力な特に横方
向の発光やレーザ発振を行わせることが可能となり、横
方向光結合の特性が従来よりも著しく向上する。
The composition of the first collector region of the collector layer and the base layer are changed to make the energy gap of the first collector region larger than the energy gap of the base layer, so that the electrons and electrons injected into the base layer are Holes are easily confined effectively, and therefore, more powerful light emission and laser oscillation, particularly in the lateral direction, can be performed, and the characteristics of lateral optical coupling are significantly improved compared to conventional ones.

また、基板のエネルギーギャップをコレクタ層のエネル
ギーギャップよりも大きくする場合には、一方向性の発
光受光トランジスタが得られる。
Further, when the energy gap of the substrate is made larger than the energy gap of the collector layer, a unidirectional light-emitting/light-receiving transistor can be obtained.

この発明のバイポーラトランジスタは発光及び受光の波
長の整合性が良い特性i有ししかも発光強度が従来より
も著しく強いめで、光素子単体として晃通信や、光制御
装置にイ憂用して好適であるばか、りではなく、このバ
イポーラトランジスタを光集積回路にも適用して頗−る
好適である。
The bipolar transistor of the present invention has a characteristic of good wavelength matching of light emission and light reception, and the light emission intensity is significantly stronger than that of the conventional one, making it suitable for use as a single optical element in optical communications and optical control devices. It is particularly suitable to apply this bipolar transistor to optical integrated circuits as well.

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

第1図はこの発明のバイポーラトランジスタの各層のエ
ネルギーギャップの大きさの関係を示す線図、 第2図はこの初栄のバイポーラトランジスタの構造を概
略的に示す断面図、 第3図はこの発明のバイポーラトランジスタの発光及び
受光スペクトルを示すスペクトル曲線図、 第4図は従来のバイポーラトランジスタの構造を説明す
るための断面図、 第5図は従来のバイポーラトランジスタの、第1図と同
様な線図。 第6図は従来のバイポーラトランジスタの、第3図と同
様なスペクトル曲線図である。 l・・・n型基板、     2・・・n型コレクタ層
□ 2a・・・第一コレクタ領域、2b・・・第二コレクタ
領域3・・・p型ベース層、   4・−n型エミッタ
層5・・・コンタクト層、   6.7.8・・・p型
領域9・・・オーム性コレクタ電極 lO・・・オーム、性エミッ省電極 11・・・オーム性ベース電極 12.13.14・・・発光及び受光する光。 特許出願人     沖電気工業株式会社犠 ぐ〜・ 
− yy’zi°V凝l労 1吟 e−、cS4  \ 第5図 承 笛6図 波条 手続補正書 昭和81年2月25日
Figure 1 is a diagram showing the relationship between the energy gap sizes of each layer of the bipolar transistor of this invention, Figure 2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of Hatsue's bipolar transistor, and Figure 3 is FIG. 4 is a sectional view for explaining the structure of a conventional bipolar transistor; FIG. 5 is a diagram similar to FIG. 1 of a conventional bipolar transistor. FIG. 6 is a spectral curve diagram similar to FIG. 3 of a conventional bipolar transistor. l...n-type substrate, 2...n-type collector layer□ 2a...first collector region, 2b...second collector region 3...p-type base layer, 4-n-type emitter layer 5... Contact layer, 6.7.8... P-type region 9... Ohmic collector electrode lO... Ohmic, emission-saving electrode 11... Ohmic base electrode 12.13.14. ...Light emitted and received. Patent applicant Oki Electric Industry Co., Ltd.
- yy'zi°VKoroi 1 Gin e-, cS4 \ Figure 5 Shofue 6 Figure Wave Procedures Amendment February 25, 1981

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、基板上にコレクタ層、ベース層及びエミッタ層を具
える、化合物半導体を用いたバイポーラトランジスタに
おいて、前記コレクタ層をベース層側の第一コレクタ領
域と該第一コレクタ領域に隣接する第二コレクタ領域と
で形成し、該第一コレクタ領域のエネルギーギャップを
前記ベース層のエネルギーギャップより大きくしかつ前
記第二コレクタ領域のエネルギーギャップを前記ベース
層のエネルギーギャップよりも小さくしてなることを特
徴とするバイポーラトランジスタ。 2、基板のエネルギーギャップを第二コレクタ領域のエ
ネルギーギャップよりも大きくしてなることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のバイポーラトランジスタ
[Claims] 1. In a bipolar transistor using a compound semiconductor, which includes a collector layer, a base layer, and an emitter layer on a substrate, the collector layer is connected to a first collector region on the base layer side and the first collector region. and a second collector region adjacent to the base layer, and the energy gap of the first collector region is larger than the energy gap of the base layer, and the energy gap of the second collector region is smaller than the energy gap of the base layer. A bipolar transistor characterized by: 2. The bipolar transistor according to claim 1, wherein the energy gap of the substrate is larger than the energy gap of the second collector region.
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