(57)【要約】【課題】光学的特性及び電気的特性を同時に得ることができる半導体発光トランジスタを提供すること。【解決手段】半導体発光トランジスタは、基板１００上に形成された第１導電型コレクター層１１０と、前記コレクター層上の一部領域に形成された第２導電型ベース層１３０と、前記ベース層が形成されない前記コレクター層上に形成されたコレクター電極１１０ａと、前記ベース層上の一部領域に形成された第１導電型エミッター層１５０と、前記エミッター層が形成されない前記ベース層上に形成されたベース電極１３０ａと、前記エミッター層上に形成されたエミッター電極１５０ａと、前記コレクター層と前記ベース層との間に形成された第１発光層１２０と、前記ベース層と前記エミッター層との間に形成された第２発光層１４０と、を含む。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された第１導電型コレクター層と、
前記コレクター層上の一部領域に形成された第２導電型ベース層と、
前記ベース層が形成されない前記コレクター層上に形成されたコレクター電極と、
前記ベース層上の一部領域に形成された第１導電型エミッター層と、
前記エミッター層が形成されない前記ベース層上に形成されたベース電極と、
前記エミッター層上に形成されたエミッター電極と、
前記コレクター層と前記ベース層との間に形成された第１発光層と、
前記ベース層と前記エミッター層との間に形成された第２発光層と、
を含む半導体発光トランジスタ。
【請求項２】
基板上に形成された第１導電型コレクター層と、
前記コレクター層上の一部領域に形成された第２導電型ベース層と、
前記ベース層が形成されない前記コレクター層上に形成されたコレクター電極と、
前記ベース層上の一部領域に形成された第１導電型エミッター層と、
前記エミッター層が形成されない前記ベース層上に形成されたベース電極と、
前記エミッター層上に形成されたエミッター電極と、
前記コレクター層と前記ベース層との間に形成された発光層と、
を含む半導体発光トランジスタ。
【請求項３】
基板上に形成された第１導電型コレクター層と、
前記コレクター層上の一部領域に形成された第２導電型ベース層と、
前記ベース層が形成されない前記コレクター層上に形成されたコレクター電極と、
前記ベース層上の一部領域に形成された第１導電型エミッター層と、
前記エミッター層が形成されない前記ベース層上に形成されたベース電極と、
前記エミッター層上に形成されたエミッター電極と、
前記ベース層と前記エミッター層との間に形成された発光層と、
を含む半導体発光トランジスタ。
【請求項４】
前記第１導電型はｎ型で、前記第２導電型はｐ型であることを特徴とする請求項１〜３のうちの何れか１項に記載の半導体発光トランジスタ。
【請求項５】
前記第１導電型はｐ型で、前記第２導電型はｎ型であることを特徴とする請求項１〜３のうちの何れか１項に記載の半導体発光トランジスタ。
【請求項６】
前記コレクター層、前記ベース層、前記エミッター層及び前記発光層は、ＩＩ−ＶＩ族又はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなることを特徴とする請求項１〜３のうちの何れか１項に記載の半導体発光トランジスタ。
【請求項７】
前記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体は、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＺｎＣｄＳ、ＺｎＣｄＳｅ、ＺｎＣｄＳｅＴｅ及びＺｎＣｄＳＴｅから選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項６に記載の半導体発光トランジスタ。
【請求項８】
前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、ＧａＩｎＳｂ、ＧａＮ及びＧａＩｎＮから選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項６に記載の半導体発光トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光トランジスタに関し、さらに詳細には、光学的特性及び電気的特性を同時に得ることができる半導体発光トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は、半導体のｐ−ｎ接合構造を利用して注入された少数キャリア（電子又は正孔）を作りだし、これらの再結合によって発光させる電子部品である。すなわち、特定元素の半導体に順方向の電圧を加えると、陽極と陰極との接合部分を介して電子と正孔が移動しながら互いに再結合するが、電子と正孔が離れているときより小さなエネルギーになるので、このとき発生するエネルギーの差によって光を放出する。
【０００３】
このようなＬＥＤは、低電圧で高効率の光を照射できるので、家電製品、リモコン、電光板、表示器、各種自動化機器などに広く利用されている。
【０００４】
一方、現在、ほとんどの半導体電子素子は、トランジスタを中心に構成されており、窒化物半導体を含むＩＩＩ−Ｖ族系及びＩＩ−ＶＩ族系からなるトランジスタも製作されて、多様な分野に用いられている。
【０００５】
しかしながら、発光を目的とするトランジスタの場合、研究が全くなく、当技術分野では、光学的（発光）特性及び電気的特性を同時に得ることができる新しい方法が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、光学的特性及び電気的特性を同時に得ることができる半導体発光トランジスタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成すべく、本発明による半導体発光トランジスタは、基板上に形成された第１導電型コレクター層と、前記コレクター層上の一部領域に形成された第２導電型ベース層と、前記ベース層が形成されない前記コレクター層上に形成されたコレクター電極と、前記ベース層上の一部領域に形成された第１導電型エミッター層と、前記エミッター層が形成されない前記ベース層上に形成されたベース電極と、前記エミッター層上に形成されたエミッター電極と、前記コレクター層と前記ベース層との間に形成された第１発光層と、前記ベース層と前記エミッター層との間に形成された第２発光層と、を含む。
【０００８】
そして、上記の目的を達成すべく、本発明による他の半導体発光トランジスタは、基板上に形成された第１導電型コレクター層と、前記コレクター層上の一部領域に形成された第２導電型ベース層と、前記ベース層が形成されない前記コレクター層上に形成されたコレクター電極と、前記ベース層上の一部領域に形成された第１導電型エミッター層と、前記エミッター層が形成されない前記ベース層上に形成されたベース電極と、前記エミッター層上に形成されたエミッター電極と、前記コレクター層と前記ベース層との間に形成された発光層と、を含む。
【０００９】
また、上記の目的を達成すべく、本発明によるさらに他の半導体発光トランジスタは、基板上に形成された第１導電型コレクター層と、前記コレクター層上の一部領域に形成された第２導電型ベース層と、前記ベース層が形成されない前記コレクター層上に形成されたコレクター電極と、前記ベース層上の一部領域に形成された第１導電型エミッター層と、前記エミッター層が形成されない前記ベース層上に形成されたベース電極と、前記エミッター層上に形成されたエミッター電極と、前記ベース層と前記エミッター層との間に形成された発光層と、を含む。
【００１０】
ここで、本発明の一実施形態では、前記第１導電型はｎ型で、前記第２導電型はｐ型である。
【００１１】
そして、本発明の一実施形態では、前記第１導電型はｐ型で、前記第２導電型はｎ型である。
【００１２】
また、本発明の一実施形態では、前記コレクター層、前記ベース層、前記エミッター層及び前記発光層は、ＩＩ−ＶＩ族又はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる。
【００１３】
また、本発明の一実施形態では、前記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体は、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＺｎＣｄＳ、ＺｎＣｄＳｅ、ＺｎＣｄＳｅＴｅ及びＺｎＣｄＳＴｅから選択される少なくとも１種である。
【００１４】
また、本発明の一実施形態では、前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、ＧａＩｎＳｂ、ＧａＮ及びＧａＩｎＮから選択される少なくとも１種である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る半導体発光トランジスタによれば、コレクター層、ベース層及びエミッター層を備えるバイポーラ接合構造の前記コレクター層とベース層との間及び前記ベース層とエミッター層との間に光を出す発光層を形成することによって、光学的特性及び電気的特性を同時に得ることができる。
【００１６】
また、本発明は、ベース端子の調節で光の強度を調節することができ、各端子のバイアス方向に沿って光学的、電気的出力を増幅するか、又はオン（ｏｎ）からオフ（ｏｆｆ）状態に、そして再度元の状態にスイッチングさせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付した図面を参考にして、本発明の実施の形態について本発明の属する技術分野における通常の知識を有した者が容易に実施できるように詳細に説明する。
【００１８】
図面において、複数層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって類似の部分に対しては、同一の図面符号を付してある。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態に係る半導体発光トランジスタについて、図１〜図５を参考にして詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体発光トランジスタの構造を示した平面図であり、図２〜図４は、図１のＩ−Ｉ′線断面図である。
【００２１】
まず、図１及び図２に示すように、本発明に係る半導体発光トランジスタは、基本的にバイポーラ接合（ｂｉｐｏｌａｒ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ）構造を有する。
【００２２】
すなわち、本発明に係る半導体発光トランジスタは、基板１００と、前記基板上に形成された第１導電型のコレクター（ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）層１１０と、前記コレクター層１１０上の一部領域に形成された第２導電型のベース（ｂａｓｅ）層１３０、及び前記ベース層１３０上の一部領域に形成され、前記コレクター層１１０と同じ第１導電型のエミッター（ｅｍｉｔｔｅｒ）層１５０を含む。
【００２３】
ここで、前記第１導電型はｎ型であり、前記第２導電型はｐ型であって、前記コレクター層１１０及びエミッター層１５０はｎ型半導体からなり、前記ベース層１３０はｐ型半導体からなることができる。前記ｎ型半導体の場合は、Ｓｉなどでドーピングされ、ｐ型半導体の場合は、Ｍｇなどでドーピングされることができる。
【００２４】
また、これとは反対に、前記第１導電型はｐ型で、前記第２導電型はｎ型であって、前記コレクター層１１０及びエミッター層１５０はｐ型半導体からなり、前記ベース層１３０はｎ型半導体からなることもできる。
【００２５】
前記エミッター層１５０は、正孔又は電子を注入させる領域であり、前記コレクター層１１０は、注入された正孔又は電子を集束する領域であり、前記ベース層１３０は、前記エミッター層１５０とコレクター層１１０との中間領域である。
【００２６】
前記ベース層１３０が形成されない前記コレクター層１１０上には、コレクター電極１１０ａが形成されている。
【００２７】
前記エミッター層１５０が形成されない前記ベース層１３０上には、ベース電極１３０ａが形成されている。
【００２８】
また、前記エミッター層１５０上には、エミッター電極１５０ａが形成されている。
【００２９】
前記コレクター電極１１０ａ、ベース電極１３０ａ及びエミッター電極１５０ａは、前記コレクター層１１０、ベース層１３０及びエミッター層１５０とそれぞれオーム接触されており、これら電極１１０ａ、１３０ａ、１５０ａはＰｄ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ及びＣｒで構成された群から選択される少なくとも１つの金属又は合金で形成されることが好ましい。
【００３０】
特に、本発明に係る半導体発光トランジスタは、前記コレクター層１１０と前記ベース層１３０との間に形成された第１発光層（ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）１２０、及び前記ベース層１３０と前記エミッター層１５０との間に形成された第２発光層１４０をさらに含んでいる。
【００３１】
また、本発明は、上記のように、第１発光層１２０及び第２発光層１４０を全て含む代わりに、図３に示すように、コレクター層１１０とベース層１３０との間に形成された第１発光層１２０のみをさらに含むか、又は図４に示すように、前記ベース層１３０とエミッター層１５０との間に形成された第２発光層１４０のみをさらに含むことができる。
【００３２】
ここで、前記発光層１２０、１４０と、前記コレクター層１１０と、前記ベース層１３０、そして前記エミッター層１５０は、全てＩＩ−ＶＩ族又はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなることができる。
【００３３】
前記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体には、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＺｎＣｄＳ、ＺｎＣｄＳｅ、ＺｎＣｄＳｅＴｅ及びＺｎＣｄＳＴｅなどを利用することができ、前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体には、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、ＧａＩｎＳｂ、ＧａＮ及びＧａＩｎＮなどを利用することができる。
【００３４】
図５の（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る半導体発光トランジスタの等価回路及びＩ−Ｖ曲線を示した図である。
【００３５】
図５の（ａ）及び（ｂ）を参照すれば、コレクター（Ｃ）、ベース（Ｂ）及びエミッター（Ｅ）の３端子を備える本発明に係る半導体発光トランジスタは、前記ベース（Ｂ）端子の調節により発光層から発生する光の強度を調節することができ、コレクター（Ｃ）電流の大きさは、ベース（Ｂ）電圧で調節される。
【００３６】
すなわち、エミッター（Ｅ）とコレクター（Ｃ）に流れるキャリアは、電子と正孔であり、ベース（Ｂ）に電圧をかけると、ベース（Ｂ）のバリアの高さが低くなり、エミッター（Ｅ）からコレクター（Ｃ）に流れるキャリアの移動が容易になって、コレクター（Ｃ）に流れる電流が増幅されることである。
【００３７】
上述のように、本発明に係る半導体発光トランジスタは、コレクター層１１０、ベース層１３０及びエミッター層１５０を備えるバイポーラ接合構造を有し、前記コレクター層１１０とベース層１３０との間又は前記ベース層１３０とエミッター層１５０との間に光を出す発光層１２０、１４０を形成することによって、各端子のバイアス方向に沿って光学的、電気的出力を増幅するか、又はオン（ｏｎ）からオフ（ｏｆｆ）状態に、そして再度元の状態にスイッチングさせることができる。
【００３８】
上述した本発明の好ましい実施の形態は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形、及び変更を行うことが可能であり、このような置換、変更なども特許請求の範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体発光トランジスタの構造を示した平面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ′線断面図であり、発光層として第１発光層および第２発光層を備えた場合を示す。
【図３】図１のＩ−Ｉ′線断面図であり、発光層として第１発光層のみを備えた場合を示す。
【図４】図１のＩ−Ｉ′線断面図であり、発光層として第２発光層のみを備えた場合を示す。
【図５ａ】本発明の実施の形態に係る半導体発光トランジスタの等価回路を示した図である。
【図５ｂ】本発明の実施の形態に係る半導体発光トランジスタのＩ−Ｖ曲線を示した図である。
【符号の説明】
【００４０】
１００  基板
１１０  コレクター層
１１０ａ  コレクター電極
１２０  第１発光層
１３０  ベース層
１３０ａ  ベース電極
１４０  第２発光層
１５０  エミッター層
１５０ａ  エミッター電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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