JP2001053271A - Field-effect semiconductor device - Google Patents

Field-effect semiconductor device

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JP2001053271A
JP2001053271A JP11222622A JP22262299A JP2001053271A JP 2001053271 A JP2001053271 A JP 2001053271A JP 11222622 A JP11222622 A JP 11222622A JP 22262299 A JP22262299 A JP 22262299A JP 2001053271 A JP2001053271 A JP 2001053271A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a field-effect semiconductor device which is improved in high-frequency and noise characteristics by a method, wherein holes caused by impact ionization are easily absorbed by a source electrode without increasing the field-effect semiconductor device in source resistance, and a kink effect is not caused by recombination of holes and a surface level. SOLUTION: An I-InAlAs buffer layer 32, an I-InGaAs channel layer 33, and an N-InAlAs delta doped layer 35 functioning as a first feed layer are al formed on a semi-insulating InP substrate 31 for the formation of an N- channel high electron mobility transistor, and furthermore a high electron mobility transistor is equipped with an N-GaAsSb region 33A, which is selectively formed in a source region as a finite region to form a type II heterostructure, together with the channel layer 33 and generates a high concentration electron storage layer 33B connected continuously to two-dimensional electron gas generated at the interface of the channel layer 33 with a delta-doped layer 35.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電流−電圧特性に
於けるキンク効果が抑制され、高周波特性や雑音特性が
改善された電界効果半導体装置に関する。
The present invention relates to a field-effect semiconductor device in which a kink effect in current-voltage characteristics is suppressed and high-frequency characteristics and noise characteristics are improved.

【0002】一般に、高い周波数帯で動作させる半導体
装置としては電界効果半導体装置が多用されていて、例
えば、高電子移動度トランジスタ(high elec
tron mobility transistor:
HEMT)、或いは、SOIMOSFET(silic
on on insulator metal oxi
de semiconductor field ef
fect transistor)などが知られてい
る。
2. Description of the Related Art In general, a field effect semiconductor device is frequently used as a semiconductor device operated in a high frequency band. For example, a high electron mobility transistor (high electric transistor) is used.
Tron mobility transformer:
HEMT) or SOIMOSFET (silicic)
on on insulator metal oxi
de semiconductor field ef
and the like are known.

【0003】図15は従来のInGaAs/InAlA
s系HEMT及びSOIMOSFETなどの電界効果半
導体装置を表す図であり、(A)はHEMTの要部切断
側面を、また、(B)はSOIMOSFETの要部切断
側面及びエネルギ・バンド・ダイヤグラムをそれぞれ示
している。
FIG. 15 shows a conventional InGaAs / InAlA.
It is a figure showing the field effect semiconductor device, such as s system HEMT and SOIMOSFET, (A) shows the principal part cut side of HEMT, and (B) shows the principal part cut side and energy band diagram of SOIMOSFET, respectively. ing.

【0004】図15(A)に於いて、1は面指数が(0
01)である半絶縁性InP基板、2はi−InAlA
sバッファ層、3はi−InGaAsチャネル層、3A
は二次元電子ガス、4はi−InAlAs電子供給層、
4Aはn−InAlAsデルタ・ドープ層、5はソース
電極、6はドレイン電極、7はゲート電極、8は合金化
層をそれぞれ示している。
In FIG. 15A, 1 indicates that the plane index is (0).
01) is a semi-insulating InP substrate, 2 is i-InAlA
s buffer layer, 3 is an i-InGaAs channel layer, 3A
Is a two-dimensional electron gas, 4 is an i-InAlAs electron supply layer,
4A is an n-InAlAs delta-doped layer, 5 is a source electrode, 6 is a drain electrode, 7 is a gate electrode, and 8 is an alloyed layer.

【0005】図15(B)に於いて、11はSi半導体
基板、12はSiO2 絶縁膜、13はSi半導体層、1
3SはSiGeソース領域、13Dはドレイン領域、1
4はゲート絶縁膜、15はソース電極、16はドレイン
電極、17はゲート電極をそれぞれ示してあり、また、
付記されたエネルギ・バンド・ダイヤグラムはドレイン
電圧を印加した状態を線X−Xに沿った断面で見たもの
であり、EV は価電子帯の上端、EC は伝導帯の下端を
それぞれ示している。
In FIG. 15B, 11 is a Si semiconductor substrate, 12 is an SiO 2 insulating film, 13 is a Si semiconductor layer, 1
3S is a SiGe source region, 13D is a drain region, 1
4 is a gate insulating film, 15 is a source electrode, 16 is a drain electrode, 17 is a gate electrode, respectively.
Appended The energy band diagrams are those viewed in cross-section along a state of applying the drain voltage to the line X-X, E V represents the upper end of the valence band, E C is the bottom of the conduction band respectively ing.

【0006】ところで、図15(A)に見られるような
InP基板1上に形成したInGaAs/InAlAs
系HEMTでは、キンクと呼ばれる特性が顕著に観測さ
れている。
By the way, InGaAs / InAlAs formed on an InP substrate 1 as shown in FIG.
In the system HEMT, a characteristic called kink is remarkably observed.

【0007】このキンクは、種々な原因で発生するので
あるが、静特性、即ち、ドレイン電流−ソース・ドレイ
ン間電圧の特性に於ける平坦部分(飽和状態の部分)に
折れ曲がったような特性が現れる現象であって、高周波
特性の劣化や雑音発生の原因になる。
This kink is caused by various causes, but has a static characteristic, that is, a characteristic that the flat portion (saturated portion) in the drain current-source-drain voltage characteristic is bent. This is a phenomenon that appears and causes deterioration of high frequency characteristics and generation of noise.

【0008】InGaAs/InAlAs系HEMT
は、40〔GHz〕或いはそれ以上の時分割多重化(t
ime−division multiplexin
g:TDM)を行なう場合のキー・デバイスとして有望
視されているところであり、その実現には、キンク効果
の抑制が重要であるとされている。
[0008] InGaAs / InAlAs HEMT
Is time-division multiplexed at 40 GHz or higher (t
im-division multiplexin
g: TDM), which is considered to be a promising key device, and it is considered that suppression of the kink effect is important for realizing the key device.

【0009】近年、時間依存のキンク効果を等価回路解
析に依って説明できることが報告されている(要すれ
ば、「M.H.Somerville et.al.
(IEDM98)」、を参照)。
In recent years, it has been reported that the time-dependent kink effect can be explained by an equivalent circuit analysis (if necessary, see "MH Somerville et. Al.
(IEDM98) ").

【0010】それに依ると、ドレイン近傍に於ける高電
界に依って、ソースから注入された二次元電子チャネル
中の電子は加速され、衝突イオン化現象が起こり、それ
に依って生成された電子・正孔対は電界に依って互いに
反対方向に走行することになる。
According to this, the electrons in the two-dimensional electron channel injected from the source are accelerated by the high electric field near the drain, and a collision ionization phenomenon occurs, and the electrons and holes generated by the collision are ionized. The pairs will travel in opposite directions depending on the electric field.

【0011】図16は問題点を説明する為のHEMT及
びエネルギ・バンドを表す図であって、(A)はHEM
Tの要部切断側面を、また、(B)はエネルギ・バンド
・ダイヤグラムをそれぞれ示し、図15に於いて用いた
記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つも
のとし、また、図16では、半絶縁性InP基板1を省
略してある。
FIG. 16 is a diagram showing a HEMT and an energy band for explaining a problem. FIG.
15 (B) shows an energy band diagram, and the same symbols as those used in FIG. 15 represent the same portions or have the same meanings. In FIG. 16, the semi-insulating InP substrate 1 is omitted.

【0012】図に於いて、Sはソース、Dはドレイン、
Gはゲート、白丸は正孔、黒丸は電子をそれぞれ示し、
そして、星印は衝突イオン化が起こっていることを表し
ている。
In the figure, S is a source, D is a drain,
G indicates a gate, white circles indicate holes, black circles indicate electrons,
And the asterisk indicates that collision ionization is occurring.

【0013】図16の(B)に見られるように、ソース
Sの近傍では、エネルギ・バンドが若干持ち上がった状
態にある為、衝突イオン化で生成された正孔は図示され
ているように滞留し易くなり、その滞留した正孔はi−
InAlAs電子供給層4に於ける表面準位と再結合す
ることで消滅し、それに依ってキンク効果が発生すると
されている。
As can be seen from FIG. 16B, since the energy band is slightly raised near the source S, holes generated by impact ionization stay as shown in the drawing. And the accumulated holes are i-
It is said that the ions disappear by being recombined with the surface states in the InAlAs electron supply layer 4 and the kink effect is thereby generated.

【0014】ところで、InGaAsのエネルギ・バン
ド・ギャップは0.76〔eV〕程度であって、GaA
sに於けるそれの約半分程度であり、一般に衝突イオン
化率はエネルギ・バンド・ギャップが小さいほど大きく
なる傾向にある。
By the way, the energy band gap of InGaAs is about 0.76 [eV].
s is about half of that in s, and the impact ionization rate generally tends to increase as the energy band gap decreases.

【0015】図17は衝突イオン化率の電界強度依存性
を説明する為の線図であり、向かって左側の図にはSi
C、Si、Geについて示され、同じく右側の図には種
々な化合物について示されていて、横軸には電界強度
を、また、縦軸にはイオン化率をそれぞれ採ってある
(要すれば、「S.M.Sze,Physics of
Semiconductor Devices,2nd
ed.,p.47」、を参照)。
FIG. 17 is a diagram for explaining the dependence of the impact ionization rate on the electric field intensity.
C, Si, and Ge are shown, and in the same figure on the right, various compounds are shown. The abscissa indicates the electric field intensity, and the ordinate indicates the ionization rate (if necessary, "SM Sze, Physics of
Semiconductor Devices, 2nd
ed. , P. 47 ").

【0016】図からすると、エネルギ・バンド・ギャッ
プが小さい半導体材料ほど衝突イオン化率は大きいこと
が明瞭に看取され、従って、デバイスの微細化を進行さ
せた場合、GaAs系HEMTに於いてはそれほど考慮
する必要がなかった衝突イオン化について、InGaA
s系HEMTに於いては考慮せざるを得ない状況になる
ことが理解されよう。
From the figure, it can be clearly seen that the semiconductor material having a smaller energy band gap has a higher impact ionization rate. Therefore, when the miniaturization of a device is advanced, it is not so large in a GaAs HEMT. For impact ionization that did not need to be considered, InGaAs
It will be appreciated that in s-based HEMTs a situation must be considered.

【0017】現在、InGaAs系HEMTとしては、
ゲート長30〔nm〕のものが試作されているので、そ
の寄生容量や寄生インダクタンスの最適化を行なって、
ソース・ゲート間及びゲート・ドレイン間の寸法を縮小
した場合、ソース・ドレイン間が0.1〔μm〕程度の
ものも実現できる筈である。
At present, InGaAs HEMTs include:
Since a prototype with a gate length of 30 [nm] is manufactured, its parasitic capacitance and parasitic inductance are optimized and
When the dimensions between the source and the gate and between the gate and the drain are reduced, it is possible to realize a structure with a distance between the source and the drain of about 0.1 μm.

【0018】このようなHEMTに於いて、ソース・ド
レイン間電圧を1.5〔V〕、ゲート電圧を1〔V〕程
度とした場合、チャネル方向電界は150〔kV/c
m〕以上、ゲート・ドレイン近傍ではゲート電圧に依る
電界が加わる為、電界強度は更に増大する。
In such a HEMT, when the source-drain voltage is about 1.5 [V] and the gate voltage is about 1 [V], the electric field in the channel direction is 150 [kV / c].
m], an electric field depending on the gate voltage is applied near the gate / drain, and the electric field intensity further increases.

【0019】このような状況では、図17から明らかな
ように、InGaAsに於ける衝突イオン化がSiに於
ける電子に依る衝突イオン化と同程度以上になり、電界
が増大するにつれて衝突イオン化率は大きくなる。
In such a situation, as apparent from FIG. 17, the impact ionization in InGaAs becomes equal to or greater than the impact ionization due to electrons in Si, and the collision ionization rate increases as the electric field increases. Become.

【0020】図16について説明した衝突イオン化率の
増大はHEMTに関してであるが、ソースの近傍に正孔
が滞留してキンク効果発生の原因になっているデバイス
としては、前記した図15(B)に見られるような完全
空乏化SOIMOSFETが挙げられる。
The increase in the collision ionization rate described with reference to FIG. 16 is related to the HEMT. However, as a device causing holes to be generated in the vicinity of the source and causing the kink effect, the device shown in FIG. Fully depleted SOI MOSFET as shown in FIG.

【0021】そこで、図15(B)に見られるMOSF
ETでは、Si半導体層13に於けるソース領域形成予
定部分にGeをイオン注入し、且つ、アニールすること
でSiGeからなるソース領域13Sを形成してあり、
そのSiGeとチャネル部分のSiとでヘテロ界面を生
成させるようにしている。
Therefore, the MOSF shown in FIG.
In the ET, a source region 13S made of SiGe is formed by ion-implanting Ge into a portion of the Si semiconductor layer 13 where a source region is to be formed and annealing the portion.
A heterointerface is formed between the SiGe and the channel Si.

【0022】一般には、SiGeの禁制帯はSiのそれ
に比較して小さく、且つ、バンド不連続は伝導帯には殆
どなくて価電子帯に生成されていることから、滞留する
正孔はソース電極15に吸い込まれ、そこで電子と再結
合するのだ、としている(要すれば「M.Yoshim
i et.al.,IEDM94」を参照)。
In general, the forbidden band of SiGe is smaller than that of Si, and the band discontinuity is hardly present in the conduction band and is generated in the valence band. 15 and recombine with the electrons there. (If necessary, "M. Yoshim
i et. al. , IEDM94 ").

【0023】ここで、図15(B)に見られるMOSF
ETを挙げて説明した理由は、該MOSFETの基本的
技術思想に見るべきものがあり、本発明では、その考え
方を一部利用していることに依る。
Here, the MOSF shown in FIG.
The reason why the ET has been described is that it should be seen in the basic technical concept of the MOSFET, and the present invention partially utilizes the concept.

【0024】[0024]

【発明が解決しようとする課題】本発明では、電界効果
半導体装置のソースに於ける抵抗の上昇を招来すること
なく、衝突イオン化に起因する正孔が容易にソース電極
に吸収されるようにし、正孔と表面準位との再結合に依
るキンク効果の発生を抑制して高周波特性や雑音特性を
改善しようとする。
According to the present invention, holes caused by impact ionization are easily absorbed by a source electrode without causing an increase in resistance at the source of the field effect semiconductor device. An attempt is made to improve high-frequency characteristics and noise characteristics by suppressing the generation of a kink effect due to recombination of holes and surface states.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】例えば、InPに格子整
合するInGaAsと同じくGaAsSbとは、禁制帯
が互いにずれた状態で重なる、スタガード・バンド・ラ
インナップ、いわゆるタイプIIヘテロ接合を形成するこ
とが知られている(要すれば、「Y.Sugiyama
et.al.,“InGaAs/GaAsSb He
terostructures Lattice−Ma
tched to InP Grownby Mole
cular Beam epitaxy”,J.Cry
stal Growth 95(1989)pp.36
3−366)」、を参照)。
For example, it is known that GaAsSb forms a staggered band lineup, that is, a so-called type II heterojunction, in which forbidden bands overlap with each other while being shifted from each other, similarly to InGaAs lattice-matched to InP. (If necessary, "Y. Sugiyayama
et. al. , "InGaAs / GaAsSb He
terostructures Lattice-Ma
tched to InP Growth Mole
cultural Beam epitaxy ", J. Cry
sta.Growth 95 (1989) pp. 36
3-366) ").

【0026】本発明者は、上記技術をInGaAs/I
nAlAs系HEMTに於けるソース端に応用すること
で正孔の滞留を抑制することが可能になるであろうこと
を推測した。
The inventor of the present invention has adopted the above technology as InGaAs / I
It was speculated that the application to the source end in an nAlAs-based HEMT would make it possible to suppress the retention of holes.

【0027】然しながら、そのようにした場合、ゲート
幅方向のソース/チャネル端を全てGaAsSb/In
GaAsヘテロ接合に置き換えた場合、ヘテロ界面に於
ける界面再結合が問題になる筈であり、また、n−Ga
AsSbのショットキ接合に於けるバリヤ高さがスタガ
ード・バンド・ラインナップの分だけ高くなる為、コン
タクト抵抗が増加する可能性もある。
However, in such a case, all the source / channel ends in the gate width direction are made of GaAsSb / In.
When a GaAs heterojunction is used, interface recombination at the hetero interface should be a problem, and n-Ga
Since the barrier height at the Schottky junction of AsSb is increased by the staggered band lineup, the contact resistance may increase.

【0028】本発明では、ソース領域のソース端に於い
て、n−GaAsSb領域を一箇所以上配置し、滞留す
る正孔を該n−GaAsSb領域に吸収させ、そこで多
数キャリヤである電子と再結合させるようにすること
で、正孔とInAlAs表面準位との再結合に起因する
キンク効果を抑制することが基本になっている。
In the present invention, at the source end of the source region, one or more n-GaAsSb regions are arranged, and the retained holes are absorbed by the n-GaAsSb region, where they recombine with electrons, which are majority carriers. By doing so, it is fundamental to suppress the kink effect due to recombination between holes and InAlAs surface states.

【0029】図1は本発明の原理を説明する為の電界効
果半導体装置に関わる説明図であって、(A)は要部切
断平面、(B)は要部切断側面をそれぞれ表している。
FIGS. 1A and 1B are explanatory views relating to a field-effect semiconductor device for explaining the principle of the present invention, wherein FIG. 1A shows a main part cut plane and FIG. 1B shows a main part cut side surface.

【0030】図に於いて、21は面指数が(001)で
ある半絶縁性InP基板、22はi−InAlAsバッ
ファ層、23はi−InGaAsチャネル層、23Aは
チャネル層23のソース領域に選択的に形成されたn−
GaAsSb領域(第二の供給層)、23Bはi−In
GaAsとn−GaAsSbとで生成されたヘテロ界面
に於けるチャネル層23側に生成された高濃度電子蓄積
層、23Cはチャネル層23に生成されたチャネル、2
4はi−InAlAsスペーサ層、25はn−InAl
Asデルタ・ドープ層(電子供給層:第一の供給層)、
26はi−InAlAsバリヤ層、27はゲート電極を
それぞれ示している。
In the figure, 21 is a semi-insulating InP substrate having a plane index of (001), 22 is an i-InAlAs buffer layer, 23 is an i-InGaAs channel layer, and 23A is a source region of the channel layer 23. N- formed
GaAsSb region (second supply layer), 23B is i-In
A high-concentration electron accumulation layer formed on the channel layer 23 side at the hetero interface formed of GaAs and n-GaAsSb, and 23C is a channel formed on the channel layer 23,
4 is an i-InAlAs spacer layer, 25 is n-InAl
As delta-doped layer (electron supply layer: first supply layer),
26 indicates an i-InAlAs barrier layer, and 27 indicates a gate electrode.

【0031】図2は図1に示した電界効果半導体装置の
所要断面で見たエネルギ・バンド・ダイヤグラムであ
り、(A)は図1に於けるX1−X1に沿う断面で見た
エネルギ・バンド・ダイヤグラム、(B)は図1に於け
るX2−X2に沿う断面で見たエネルギ・バンド・ダイ
ヤグラム、(C)は図1に於けるY−Yに沿う断面で見
たエネルギ・バンド・ダイヤグラムである。尚、図15
及び図16に於いて用いた記号と同記号は同部分を表す
か或いは同じ意味を持つものとし、また、EF はフェル
ミ・レベルを示している。
FIG. 2 is an energy band diagram of a required section of the field-effect semiconductor device shown in FIG. 1, and FIG. 2A is an energy band diagram of a section along X1-X1 in FIG. -Diagram, (B) is an energy band diagram seen in a section along X2-X2 in Fig. 1, (C) is an energy band diagram seen in a section along Y-Y in Fig. 1 It is. Note that FIG.
And same symbols that are used at the 16 and or have the same meanings representing the same portion, also, E F represents the Fermi level.

【0032】図1に於けるX1−X1に沿う断面は、ソ
ース・ゲート・ドレインを結ぶラインがInGaAsか
らなるチャネル23Cを横断するものであり、通常のH
EMTと全く同じ状態であり、これに対応する図2
(A)に見られるエネルギ・バンド・ダイヤグラムから
知得されるところは、図16について説明した従来のH
EMTと全く同じである。
The cross section along the line X1-X1 in FIG. 1 is one in which the line connecting the source, gate and drain crosses the channel 23C made of InGaAs.
It is in exactly the same state as EMT and the corresponding FIG.
It is known from the energy band diagram shown in (A) that the conventional H described with reference to FIG.
Exactly the same as EMT.

【0033】図1に於けるX2−X2に沿う断面は、同
様にチャネル23Cを横断するものではあるが、その断
面はソース領域に形成されたn−GaAsSb領域23
Aを通っているので、ソース端、即ち、n−GaAsS
b領域23Aとi−InGaAsからなるチャネル23
Cとの界面はタイプIIヘテロ接合構造をなし、これに対
応する図2(B)に見られるエネルギ・バンド・ダイヤ
グラムから看取できるように正孔が落ち込み易い構造に
なっている。
The cross section along the line X2-X2 in FIG. 1 similarly crosses the channel 23C, but the cross section is the n-GaAsSb region 23 formed in the source region.
A, the source end, that is, n-GaAsS
Channel 23 composed of b region 23A and i-InGaAs
The interface with C forms a type II heterojunction structure, and has a structure in which holes easily fall as can be seen from the corresponding energy band diagram shown in FIG. 2B.

【0034】図1に於けるY−Yに沿う断面は、i−I
nGaAsチャネル層23に於けるソース領域にn−G
aAsSb領域23Aが形成されているので、i−In
GaAsチャネル層23の部分とn−GaAsSb領域
23Aとがライン・アンド・スペース状に並んでいる状
態にあって、その界面は変調ドープ構造であることか
ら、界面のi−InGaAsチャネル層23側には周囲
即ちi−InGaAsチャンネル層23に比較して高濃
度の電子蓄積層23B(太い破線)が生成され、図2
(C)に見られるエネルギ・バンド・ダイヤグラムに
は、第一の供給層であるn−InAlAsデルタ・ドー
プ層25及び第二の供給層であるn−GaAsSb領域
23Aに依って電子がGaAsSb/InGaAs界面
に蓄積する様子が示されている。
The cross section taken along the line YY in FIG.
The source region in the nGaAs channel layer 23 has n-G
Since the aAsSb region 23A is formed, i-In
Since the portion of the GaAs channel layer 23 and the n-GaAsSb region 23A are arranged in a line-and-space manner, and the interface thereof has a modulation doping structure, the interface is located on the i-InGaAs channel layer 23 side. In FIG. 2, an electron accumulation layer 23B (thick broken line) having a higher concentration than the surrounding, i.e., the i-InGaAs channel layer 23 is generated.
In the energy band diagram shown in (C), the electrons are GaAsSb / InGaAs due to the n-InAlAs delta-doped layer 25 as the first supply layer and the n-GaAsSb region 23A as the second supply layer. The accumulation at the interface is shown.

【0035】この構成によれば、界面再結合の影響を低
減することが可能であり、ソースにn−GaAsSb領
域23Aを再成長することに依るソース抵抗増大を抑止
するのに有効である。尚、図2(C)には、第1の供給
層であるn−InAlAsデルタ・ドープ層25のエネ
ルギ・バンド(破線)も含めて示してある。
According to this configuration, it is possible to reduce the influence of interface recombination, and it is effective to suppress an increase in source resistance due to the regrowth of the n-GaAsSb region 23A in the source. FIG. 2C also shows the energy band (broken line) of the n-InAlAs delta-doped layer 25 as the first supply layer.

【0036】前記したところから、本発明に依る電界効
果半導体装置に於いては、 (1)第一の化合物半導体からなる基板(例えば半絶縁
性InP基板31)上に積層形成された該基板と同種或
いは格子定数が略等しい第二の化合物半導体からなるバ
ッファ層(例えばi−InAlAsバッファ層32)及
び該基板と格子定数が略等しく且つ禁制帯幅が該バッフ
ァ層に比較して小さい第三の化合物半導体からなるチャ
ネル層(例えばi−InGaAsチャネル層33)及び
該チャネル層との間にヘテロ界面を生成する第二の化合
物半導体からなる第一の供給層(例えばn−InAlA
sデルタ・ドープ層35)とを備えるnチャネル高電子
移動度トランジスタに於いて、ソース電極(例えばソー
ス電極40S)下方のチャネル層に於ける有限領域(例
えばソース領域)内に選択的に形成されて該チャネル層
との間にタイプIIヘテロ構造を生成し且つ該第一の供給
層と該チャネル層との界面に於ける該チャネル層側に生
成される二次元電子ガスと連続する二次元電子ガス(例
えば高濃度電子蓄積層33B)を生成する第四の化合物
半導体からなる第二の供給層(例えばn−GaAsSb
領域33A)を備えてなることを特徴とするか、或い
は、
As described above, in the field-effect semiconductor device according to the present invention, (1) the substrate formed on the first compound semiconductor substrate (for example, the semi-insulating InP substrate 31); A buffer layer (for example, an i-InAlAs buffer layer 32) made of a second compound semiconductor of the same kind or having substantially the same lattice constant, and a third layer having substantially the same lattice constant as the substrate and having a smaller forbidden band width than the buffer layer. A channel layer made of a compound semiconductor (e.g., i-InGaAs channel layer 33) and a first supply layer made of a second compound semiconductor (e.g., n-InAlA) which forms a heterointerface with the channel layer
In the n-channel high electron mobility transistor including the s delta doped layer 35), the s delta doped layer is selectively formed in a finite region (for example, a source region) in a channel layer below a source electrode (for example, the source electrode 40S). A two-dimensional electron gas that forms a type II heterostructure between the first supply layer and the channel layer at the interface between the first supply layer and the channel layer and is continuous with the two-dimensional electron gas generated on the channel layer side A second supply layer (for example, n-GaAsSb) made of a fourth compound semiconductor that generates a gas (for example, high-concentration electron storage layer 33B)
Region 33A), or

【0037】(2)前記(1)に於いて、前記第二の供
給層が形成された前記チャネル層に於ける有限領域はソ
ース領域であって且つ該第二の供給層は側面に於いて該
チャネル層に接すると共に上面は前記第一の供給層に接
してなり該第一の供給層及び該第二の供給層は共に伝導
型がn型であることを特徴とするか、或いは、
(2) In the above (1), the finite region in the channel layer where the second supply layer is formed is a source region, and the second supply layer is a side surface. The upper surface is in contact with the channel layer and the upper surface is in contact with the first supply layer, and the first supply layer and the second supply layer are both n-type conductive, or

【0038】(3)前記(1)に於いて、一つ以上のゲ
ート電極(例えばゲート電極39G)を備え且つ第一の
化合物半導体がInP及び第二の化合物半導体がInA
lAs及び第三の化合物半導体がInGaAs及び第四
の化合物半導体かGaAsSbであることを特徴とす
る。
(3) In the above (1), one or more gate electrodes (for example, a gate electrode 39G) are provided, and the first compound semiconductor is InP and the second compound semiconductor is InA.
The GaAs and the third compound semiconductor are InGaAs and the fourth compound semiconductor or GaAsSb.

【0039】前記手段を採ることに依り、電界効果半導
体装置のソースに於ける抵抗の上昇を招来することな
く、衝突イオン化に起因する正孔がソース近傍に滞留せ
ずに容易にソース電極に吸収され、正孔と表面準位との
再結合に依るキンク効果の発生が抑制されて高周波特性
や雑音特性を改善することができる。
By adopting the above-mentioned means, holes caused by impact ionization are easily absorbed by the source electrode without staying near the source without causing an increase in resistance at the source of the field effect semiconductor device. As a result, the occurrence of a kink effect due to recombination of holes and surface levels is suppressed, and high-frequency characteristics and noise characteristics can be improved.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】図3は本発明に於ける一実施の形
態である電界効果半導体装置(HEMT)を説明する為
の説明図であって、(A)は要部切断平面、(B)は要
部切断側面をそれぞれ表している。尚、(B)は(A)
に見られる線X−Xに沿って切断した面を表している。
また、図3及び以下の図に於いて、要部切断平面を表す
(A)では、要部切断側面を表す(B)に見られる要素
を省略して簡明にしてあり、例えば図3(A)は、図3
(B)に見られる半導体層の一部を省略して表されてい
る。
FIG. 3 is an explanatory view for explaining a field effect semiconductor device (HEMT) according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. Parentheses indicate the cut-away sides of the main part. (B) is (A)
2 shows a plane cut along the line XX.
Further, in FIG. 3 and the following drawings, in FIG. 3A showing a main part cutting plane, elements shown in FIG. 3B showing a main part cutting side face are omitted for simplicity. ) Is FIG.
A part of the semiconductor layer shown in FIG.

【0041】図に於いて、31は面指数が(001)で
ある半絶縁性InP基板、32はi−InAlAsバッ
ファ層、33はi−InGaAsチャネル層、33Aは
i−InGaAsチャネル層33のソース領域に形成さ
れたn−GaAsSb領域、33Bはi−InGaAs
とn−GaAsSbとのヘテロ界面に於けるi−InG
aAsチャネル層33側に生成された高濃度電子蓄積
層、33Cはi−InGaAsチャネル層33に於ける
チャネル、34はi−InAlAsスペーサ層、35は
n−InAlAsデルタ・ドープ層(電子供給層:第一
の供給層)、36はi−InAlAsバリヤ層、37は
+ −InAlAsコンタクト層、38はn+ −InG
aAsからなるコンタクト層、39Gはゲート電極、4
0Sはソース電極、41Dはドレイン電極をそれぞれ示
している。
In the figure, 31 is a semi-insulating InP substrate having a plane index of (001), 32 is an i-InAlAs buffer layer, 33 is an i-InGaAs channel layer, and 33A is a source of the i-InGaAs channel layer 33. The n-GaAsSb region formed in the region, 33B is i-InGaAs
-InG at the hetero interface between n-GaAsSb and n-GaAsSb
The high-concentration electron accumulation layer generated on the aAs channel layer 33 side, 33C is a channel in the i-InGaAs channel layer 33, 34 is an i-InAlAs spacer layer, and 35 is an n-InAlAs delta-doped layer (electron supply layer: the first supply layer) 36 i-InAlAs barrier layer 37 is n + type InAlAs contact layer, 38 n + -ing
a contact layer made of aAs; 39G, a gate electrode;
0S indicates a source electrode, and 41D indicates a drain electrode.

【0042】図4乃至図14は図3に付いて説明した電
界効果半導体装置を製造する工程を説明する為の工程要
所に於ける要部切断側面図であり、(A)は図3に於け
る線X−Xに沿った要部切断側面を、また、(B)は図
3に於ける線Y−Yに沿った要部切断側面をそれぞれ示
し、以下、各図を参照しつつ説明する。
FIGS. 4 to 14 are cutaway side views of essential parts at a key step for explaining a step of manufacturing the field-effect semiconductor device described with reference to FIG. 3. FIG. 3 (B) shows a main part cut side surface along line XX in FIG. 3, and FIG. 3 (B) shows a main part cut side surface along line YY in FIG. 3. I do.

【0043】図4参照 4−(1) MBE(molecular beam epitax
y)法を適用することに依り、半絶縁性InP基板31
上にi−InAlAsバッファ層32、i−InGaA
sチャネル層33、i−InAlAsスペーサ層34、
n−InAlAsデルタ・ドープ層35、i−InAl
Asバリヤ層36、n+ −InAlAsコンタクト層3
7、n+ −InGaAsコンタクト層38を順に積層成
長させる。尚、33Cはチャネル(二次元電子ガス)を
示している。
FIG. 4 4- (1) MBE (Molecular Beam Epitax)
y) By applying the method, the semi-insulating InP substrate 31
I-InAlAs buffer layer 32, i-InGaAs
s channel layer 33, i-InAlAs spacer layer 34,
n-InAlAs delta doped layer 35, i-InAl
As barrier layer 36, n + -InAlAs contact layer 3
7. An n + -InGaAs contact layer 38 is sequentially grown. 33C indicates a channel (two-dimensional electron gas).

【0044】前記成長した各半導体層に関する主要なデ
ータを例示すると以下の通りである。 i−InAlAsバッファ層32 厚さ:0.4〔μm〕 i−InGaAsチャネル層33 厚さ:10〔nm〕 i−InAlAsスペーサ層34 厚さ:5〔nm〕 n−InAlAsデルタ・ドープ層35 厚さ:3〔nm〕 不純物:Si 不純物濃度 :1×1019〔cm-3〕 i−InAlAsバリヤ層36 厚さ:5〔nm〕 n+ −InAlAsコンタクト層37 厚さ:10〔nm〕 不純物濃度:5×1018〔cm-3〕 n+ −InGaAsコンタクト層38 厚さ:10〔nm〕 不純物濃度:1×1019〔cm-3
The main data on the grown semiconductor layers is as follows. i-InAlAs buffer layer 32 thickness: 0.4 [μm] i-InGaAs channel layer 33 thickness: 10 [nm] i-InAlAs spacer layer 34 thickness: 5 [nm] n-InAlAs delta doped layer 35 thickness Thickness: 3 [nm] Impurity: Si Impurity concentration: 1 × 10 19 [cm −3 ] i-InAlAs barrier layer 36 Thickness: 5 [nm] n + -InAlAs contact layer 37 Thickness: 10 [nm] Impurity concentration : 5 × 10 18 [cm −3 ] n + -InGaAs contact layer 38 Thickness: 10 [nm] Impurity concentration: 1 × 10 19 [cm −3 ]

【0045】この場合、各半導体層を成長させる場合の
基板温度は基本的に520〔℃〕であり、例外として、
デルタ・ドープ層などn−InAlAsは480〔℃〕
で、また、n−InGaAsは420〔℃〕でそれぞれ
成長させた。
In this case, the substrate temperature for growing each semiconductor layer is basically 520 ° C.
N-InAlAs such as delta doped layer is 480 [℃]
The n-InGaAs was grown at 420 ° C., respectively.

【0046】この電界効果半導体装置に於いて、リセス
内にゲートを形成する構造にする場合、n+ −InAl
Asコンタクト層37とi−InAlAs層36層との
間にInP層を介挿するとエッチングを自動停止させる
ことが可能になってリセスの形成が正確且つ容易にな
る。尚、その場合、成膜技術としては、ガス・ソースM
BE法やMOVPE(metalorganic va
por phase epitaxy)法を適用して良
い。
In this field-effect semiconductor device, when forming a gate in a recess, n + -InAl
If an InP layer is interposed between the As contact layer 37 and the i-InAlAs layer 36, the etching can be automatically stopped, and the formation of the recess can be performed accurately and easily. In this case, the gas source M
BE method and MOVPE (metalorganic va
A por phase epitaxy method may be applied.

【0047】図5参照 5−(1) CVD(chemical vapor deposi
tion)法を適用することに依り、厚さが200〔n
m〕程度のSiO2 層51を形成する。
FIG. 5 5- (1) CVD (Chemical Vapor Deposition)
The thickness is 200 [n] by applying the method.
m] of the SiO 2 layer 51 is formed.

【0048】5−(2) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、ソース領域形成予定部分に少なくとも一
つのストライプ開口52Aをもつか、或いは、複数の場
合にはライン・アンド・スペース状のストライプ開口5
2Aをもつレジスト層52を形成する。
5- (2) At least one stripe opening 52A is formed in a portion where a source region is to be formed, or a line-and- Space-like stripe opening 5
A resist layer 52 having 2A is formed.

【0049】図6参照 6−(1) エッチャントをNH4 F:HF=10:1のフッ化アン
モニア溶液とするウエット・エッチング法を適用するこ
とに依り、レジスト層52をマスクとしてSiO2 層5
1のエッチングを行なってストライプ開口52Aと同じ
パターンの開口51Aを形成する。
FIG. 6 6- (1) SiO 2 layer 5 using resist layer 52 as a mask by applying a wet etching method using an etchant of NH 4 F: HF = 10: 1 ammonium fluoride solution.
1 is formed to form an opening 51A having the same pattern as the stripe opening 52A.

【0050】図7参照 7−(1) レジスト膜52を除去してから、クエン酸系エッチング
液(異方性エッチング用)及びフッ酸系エッチング液
(等方性エッチング用)を用いたウエット・エッチング
法を適用することに依って、SiO2 膜51をマスクと
してn+ −InGaAsコンタクト層38の表面からi
−InGaAsチャネル層33とi−InAlAsバッ
ファ層32との界面に達するエッチングを行なって穴3
3Hを形成する。尚、クエン酸系エッチング液として具
体的には、クエン酸:H2 2 :H2 O=1:3:2
を、また、フッ酸系エッチング液として具体的には、H
F:H2 2 :H2 O=5:80:1800をぞれぞれ
用いた。尚、クエン酸系エッチング液に依ればInGa
Asを選択的にエッチングすることができる。
FIG. 7 7- (1) After removing the resist film 52, a wet etching using a citric acid-based etching solution (for anisotropic etching) and a hydrofluoric acid-based etching solution (for isotropic etching) is performed. depending on applying the etching method, i from surface of the n + -InGaAs contact layer 38 of SiO 2 film 51 as a mask
The etching reaching the interface between the -InGaAs channel layer 33 and the i-InAlAs buffer layer 32 is performed to form the hole 3
3H is formed. Note that, specifically, the citric acid-based etching solution is citric acid: H 2 O 2 : H 2 O = 1: 3: 2
And specifically, as a hydrofluoric acid-based etching solution, H
F: H 2 O 2 : H 2 O = 5: 80: 1800 was used, respectively. In addition, according to the citric acid-based etching solution, InGa
As can be selectively etched.

【0051】図8参照 8−(1) ガス・ソースMBE法を適用することに依り、アルシン
(AsH3 )雰囲気中に於いて穴33A内に表出されて
いる半導体面上の自然酸化膜を除去してから、引き続い
てガス・ソースMBE法を適用することに依って、穴3
3H内にInPに格子整合する厚さ10〔nm〕のn−
GaAsSb(n=1×1018〔cm-3〕)領域33Aを
形成する。尚、ガス・ソースMBE法は他の成膜法、例
えばMOVPE(metalorganic vapo
r phase epitaxy)法を適用するなど、
他の技法に代替して良い。
FIG. 8 8- (1) By applying the gas source MBE method, the natural oxide film on the semiconductor surface exposed in the hole 33A in an arsine (AsH 3 ) atmosphere is removed. After removal, the subsequent application of the gas source MBE method resulted in holes 3
10 nm thick n- lattice matched to InP in 3H
A GaAsSb (n = 1 × 10 18 [cm −3 ]) region 33A is formed. Incidentally, the gas source MBE method is another film forming method, for example, MOVPE (metal organic vapor).
r phase epitaxy) method,
Alternative techniques may be used.

【0052】8−(2) 引き続き、ガス・ソースMBE法を適用して厚さ5〔n
m〕のi−InAlAsスペーサ層、厚さ3〔nm〕の
n−InAlAsデルタ・ドープ層、厚さ5〔nm〕の
i−InAlAsバリヤ層、厚さ10〔nm〕のn+
InAlAsコンタクト層、厚さ10〔nm〕のn+
InGaAsコンタクト層を選択成長し穴33Hを埋め
て平坦化する。尚、ここで成長した各半導体層は、図を
簡明にする為、当初に形成したi−InAlAsスペー
サ層34、n−InAlAsデルタ・ドープ層35、i
−InAlAsバリヤ層36、n+ −InAlAsコン
タクト層37、n+ −InGaAsコンタクト層38と
それぞれ一体化して表してある。
8- (2) Subsequently, the thickness 5 [n] is applied by applying the gas source MBE method.
m] i-InAlAs spacer layer, 3 nm thick n-InAlAs delta-doped layer, 5 nm thick i-InAlAs barrier layer, 10 nm thick n +
InAlAs contact layer, 10 nm thick n +
An InGaAs contact layer is selectively grown to fill the hole 33H and flatten. Each of the semiconductor layers grown here is made up of an i-InAlAs spacer layer 34, an n-InAlAs delta-doped layer 35, i
-InAlAs barrier layer 36, n + -InAlAs contact layer 37, and n + -InGaAs contact layer 38 are shown integrally.

【0053】図9参照 9−(1) エッチャントをフッ化アンモニウム系溶液とするウエッ
ト・エッチング法を適用することに依ってSiO2 層5
1を除去してから、プラズマCVD法を適用することに
依り、厚さ100〔nm〕程度のSiO2 からなる絶縁
層53を形成する。
9- (1) The SiO 2 layer 5 is formed by applying a wet etching method using an ammonium fluoride solution as an etchant.
After removing 1, an insulating layer 53 made of SiO 2 having a thickness of about 100 [nm] is formed by applying a plasma CVD method.

【0054】図10参照 10−(1) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、ゲート電極形成予定部分に開口54Aを
もつEB(electron beam)露光用レジス
ト層54を形成する。
Referring to FIG. 10, 10- (1) An EB (electron beam) exposure resist layer 54 having an opening 54A at a portion where a gate electrode is to be formed is formed by applying a resist process in lithography technology.

【0055】10−(2) エッチャントをフッ化アンモニウム溶液とするウエット
・エッチング法を適用することに依り、レジスト層54
をマスクとしてSiO2 層53のエッチングを行い、開
口54Aと同じパターンの開口53Aを形成する。
10- (2) The resist layer 54 is formed by applying a wet etching method using an etchant as an ammonium fluoride solution.
Is used as a mask to etch the SiO 2 layer 53 to form an opening 53A having the same pattern as the opening 54A.

【0056】図11参照 11−(1) 開口54Aをもつレジスト層54をそのまま残した状態
でスパッタリング法を適用することに依り、厚さが20
0〔nm〕のWSi層を形成する。
11- (1) A thickness of 20 is obtained by applying a sputtering method while leaving the resist layer 54 having the opening 54A as it is.
A WSi layer of 0 [nm] is formed.

【0057】11−(2) レジスト層54を溶解・除去するリフト・オフ法を適用
してWSi層のパターニングを行なってゲート電極39
Gを形成する。
11- (2) A gate electrode 39 is formed by patterning the WSi layer by applying a lift-off method of dissolving and removing the resist layer 54.
G is formed.

【0058】図12参照 12−(1) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、ソース電極及びドレイン電極各形成予定
部分に開口56S及び56DをもつEB露光用レジスト
層56を形成する。
Referring to FIG. 12, 12- (1) EB exposure resist layer 56 having openings 56S and 56D is formed at portions where source and drain electrodes are to be formed by applying a resist process in lithography technology. I do.

【0059】図13参照 13−(1) エッチャントをフッ化アンモニウム溶液とするウエット
・エッチング法を適用することに依り、レジスト層56
をマスクとしてSiO2 層53のエッチングを行い、開
口56S及び開口56Dと同じパターンの開口53S及
び開口53Dを形成する。
13- (1) The resist layer 56 is formed by applying a wet etching method using an etchant as an ammonium fluoride solution.
Etched SiO 2 layer 53 as a mask, to form openings 53S and the opening 53D of the same pattern as the opening 56S and the opening 56D.

【0060】図14参照 14−(1) 開口56S及び開口56Dをもつレジスト層56をその
まま残した状態で真空蒸着法を適用することに依り、厚
さが50〔nm〕/200〔nm〕のAuGe/Au層
を形成する。
Referring to FIG. 14, 14- (1) The thickness of 50 [nm] / 200 [nm] is obtained by applying a vacuum deposition method while leaving the resist layer 56 having the openings 56S and 56D as it is. An AuGe / Au layer is formed.

【0061】14−(2) レジスト層56を溶解・除去するリフト・オフ法を適用
してAuGe/Au層のパターニングを行なってソース
電極40S及びドレイン電極40Dを形成する。
14- (2) The AuGe / Au layer is patterned by applying a lift-off method of dissolving and removing the resist layer 56 to form the source electrode 40S and the drain electrode 40D.

【0062】14−(3) 温度を400〔℃〕、時間を1〔分〕として、ソース電
極40S及びドレイン電極40Dの合金化熱処理を行な
う。
14- (3) An alloying heat treatment of the source electrode 40S and the drain electrode 40D is performed at a temperature of 400 ° C. and a time of 1 minute.

【0063】前記工程を経て得られたHEMTは、キン
ク効果が抑制された良好な静特性を示し、高周波特性や
雑音特性は優れていた。
The HEMT obtained through the above steps exhibited good static characteristics with suppressed kink effect and excellent high frequency characteristics and noise characteristics.

【0064】本発明は、前記実施の形態に限られず、特
許請求の範囲を逸脱しない範囲で多くの改変を実現する
ことが可能であり、例えば、前記実施の形態では、ダブ
ル・ゲートのHEMTについて説明したが、必要ならば
シングル・ゲートにしても良いことは勿論である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can realize many modifications without departing from the scope of the claims. For example, in the above-described embodiment, a double-gate HEMT is described. Although described, it goes without saying that a single gate may be used if necessary.

【0065】[0065]

【発明の効果】本発明に依る電界効果半導体装置では、
nチャネル高電子移動度トランジスタに於いて、ソース
電極下方のチャネル層に於ける有限領域(ソース領域)
内に選択的に形成されて該チャネル層との間にタイプII
ヘテロ構造を生成し且つ第一の供給層と該チャネル層と
の界面に於ける該チャネル層側に生成される二次元電子
ガスと連続する二次元電子ガスを生成する第四の化合物
半導体からなる第二の供給層を備える。
In the field effect semiconductor device according to the present invention,
In an n-channel high electron mobility transistor, a finite region (source region) in a channel layer below a source electrode
Type II is selectively formed in and between the channel layer
A fourth compound semiconductor that generates a heterostructure and generates a two-dimensional electron gas that is continuous with the two-dimensional electron gas generated on the channel layer side at the interface between the first supply layer and the channel layer; And a second supply layer.

【0066】前記構成を採ることに依り、電界効果半導
体装置のソースに於ける抵抗の上昇を招来することな
く、衝突イオン化に起因する正孔がソース近傍に滞留せ
ずに容易にソース電極に吸収され、正孔と表面準位との
再結合に依るキンク効果の発生が抑制されて高周波特性
や雑音特性を改善することができる。
By adopting the above configuration, holes caused by impact ionization are easily absorbed by the source electrode without staying near the source without causing an increase in resistance at the source of the field effect semiconductor device. As a result, the occurrence of a kink effect due to recombination of holes and surface levels is suppressed, and high-frequency characteristics and noise characteristics can be improved.

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

【図1】本発明の原理を説明する為の電界効果半導体装
置に関わる説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram relating to a field-effect semiconductor device for explaining the principle of the present invention.

【図2】図1に示した電界効果半導体装置の所要断面で
見たエネルギ・バンド・ダイヤグラムである。
FIG. 2 is an energy band diagram of a required cross section of the field-effect semiconductor device shown in FIG.

【図3】本発明に於ける一実施の形態である電界効果半
導体装置(HEMT)を説明する為の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram for describing a field effect semiconductor device (HEMT) according to one embodiment of the present invention.

【図4】図3に付いて説明した電界効果半導体装置を製
造する工程を説明する為の工程要所に於ける要部切断側
面図である。
FIG. 4 is a fragmentary side elevation view at a key step for explaining a step of manufacturing the field-effect semiconductor device described with reference to FIG. 3;

【図5】図3に付いて説明した電界効果半導体装置を製
造する工程を説明する為の工程要所に於ける要部切断側
面図である。
FIG. 5 is a fragmentary side elevation view at a key step for explaining the step of manufacturing the field-effect semiconductor device described with reference to FIG.

【図6】図3に付いて説明した電界効果半導体装置を製
造する工程を説明する為の工程要所に於ける要部切断側
面図である。
6 is a fragmentary side elevational view at a key step for explaining a step of manufacturing the field-effect semiconductor device described with reference to FIG. 3;

【図7】図3に付いて説明した電界効果半導体装置を製
造する工程を説明する為の工程要所に於ける要部切断側
面図である。
FIG. 7 is a fragmentary side elevation view at a key step for explaining a step of manufacturing the field-effect semiconductor device described with reference to FIG. 3;

【図8】図3に付いて説明した電界効果半導体装置を製
造する工程を説明する為の工程要所に於ける要部切断側
面図である。
FIG. 8 is a fragmentary side elevational view at a key step for explaining a step of manufacturing the field-effect semiconductor device described with reference to FIG. 3;

【図9】図3に付いて説明した電界効果半導体装置を製
造する工程を説明する為の工程要所に於ける要部切断側
面図である。
9 is a fragmentary side elevation view at a key step for explaining a step of manufacturing the field-effect semiconductor device described with reference to FIG. 3;

【図10】図3に付いて説明した電界効果半導体装置を
製造する工程を説明する為の工程要所に於ける要部切断
側面図である。
FIG. 10 is a fragmentary side elevation view at a key step for explaining a step of manufacturing the field-effect semiconductor device described with reference to FIG. 3;

【図11】図3に付いて説明した電界効果半導体装置を
製造する工程を説明する為の工程要所に於ける要部切断
側面図である。
FIG. 11 is a fragmentary side elevation view at a key step for explaining the step of manufacturing the field-effect semiconductor device described with reference to FIG.

【図12】図3に付いて説明した電界効果半導体装置を
製造する工程を説明する為の工程要所に於ける要部切断
側面図である。
FIG. 12 is a fragmentary side elevation view at an important point of the process for describing a step of manufacturing the field-effect semiconductor device described with reference to FIG. 3;

【図13】図3に付いて説明した電界効果半導体装置を
製造する工程を説明する為の工程要所に於ける要部切断
側面図である。
FIG. 13 is a fragmentary side elevation view at a key step for explaining the step of manufacturing the field-effect semiconductor device described with reference to FIG. 3;

【図14】図3に付いて説明した電界効果半導体装置を
製造する工程を説明する為の工程要所に於ける要部切断
側面図である。
FIG. 14 is a fragmentary side elevation view at a key step for explaining a step of manufacturing the field-effect semiconductor device described with reference to FIG. 3;

【図15】従来のInGaAs/InAlAs系HEM
T及びSOIMOSFETなどの電界効果半導体装置を
表す図である。
FIG. 15 shows a conventional InGaAs / InAlAs-based HEM.
FIG. 3 is a diagram illustrating a field effect semiconductor device such as a T and SOI MOSFET.

【図16】問題点を説明する為のHEMT及びエネルギ
・バンドを表す図である。
FIG. 16 is a diagram showing HEMTs and energy bands for explaining a problem.

【図17】衝突イオン化率の電界強度依存性を説明する
為の線図である。
FIG. 17 is a diagram for explaining electric field intensity dependence of a collision ionization rate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31 半絶縁性InP基板 32 i−InAlAsバッファ層 33 i−InGaAsチャネル層 33A n−GaAsSb領域 33B 高濃度電子蓄積層 33C チャネル 34 i−InAlAsスペーサ層 35 n−InAlAsデルタ・ドープ層(電子供給
層:第一の供給層) 36 i−InAlAsバリヤ層 37 n+ −InAlAsコンタクト層 38 n+ −InGaAsからなるコンタクト層 39G ゲート電極 40S ソース電極 41D ドレイン電極
31 semi-insulating InP substrate 32 i-InAlAs buffer layer 33 i-InGaAs channel layer 33A n-GaAsSb region 33B high concentration electron storage layer 33C channel 34 i-InAlAs spacer layer 35 n-InAlAs delta-doped layer (electron supply layer: (First supply layer) 36 i-InAlAs barrier layer 37 n + -InAlAs contact layer 38 n + -InGaAs contact layer 39G gate electrode 40S source electrode 41D drain electrode

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第一の化合物半導体からなる基板上に積層
形成された該基板と同種或いは格子定数が略等しい第二
の化合物半導体からなるバッファ層及び該基板と格子定
数が略等しく且つ禁制帯幅が該バッファ層に比較して小
さい第三の化合物半導体からなるチャネル層及び該チャ
ネル層との間にヘテロ界面を生成する第二の化合物半導
体からなる第一の供給層とを備えるnチャネル高電子移
動度トランジスタに於いて、 ソース電極下方のチャネル層に於ける有限領域内に選択
的に形成されて該チャネル層との間にタイプIIヘテロ構
造を生成し且つ該第一の供給層と該チャネル層との界面
に於ける該チャネル層側に生成される二次元電子ガスと
連続する二次元電子ガスを生成する第四の化合物半導体
からなる第二の供給層を備えてなることを特徴とする電
界効果半導体装置。
1. A buffer layer made of a second compound semiconductor, which is formed on a substrate made of a first compound semiconductor and has the same kind or a lattice constant substantially the same as that of the substrate, and a forbidden band whose lattice constant is substantially the same as that of the substrate. An n-channel height including a channel layer made of a third compound semiconductor having a width smaller than that of the buffer layer, and a first supply layer made of a second compound semiconductor that forms a heterointerface with the channel layer; In an electron mobility transistor, a type II heterostructure is selectively formed in a finite region in a channel layer below a source electrode to form a type II heterostructure with the first supply layer and the first supply layer. A second supply layer made of a fourth compound semiconductor that generates a two-dimensional electron gas continuous with the two-dimensional electron gas generated on the channel layer side at the interface with the channel layer. Field-effect semiconductor device according to.
【請求項2】前記第二の供給層が形成された前記チャネ
ル層に於ける有限領域はソース領域であって且つ該第二
の供給層は側面に於いて該チャネル層に接すると共に上
面は前記第一の供給層に接してなり該第一の供給層及び
該第二の供給層は共に伝導型がn型であることを特徴と
する請求項1記載の電界効果半導体装置。
2. A finite region in the channel layer where the second supply layer is formed is a source region, and the second supply layer is in contact with the channel layer on a side surface and has an upper surface which is the same as the source region. 2. The field effect semiconductor device according to claim 1, wherein the first supply layer and the second supply layer are in contact with the first supply layer, and both the first supply layer and the second supply layer have n-type conductivity.
【請求項3】一つ以上のゲート電極を備え且つ第一の化
合物半導体がInP及び第二の化合物半導体がInAl
As及び第三の化合物半導体がInGaAs及び第四の
化合物半導体かGaAsSbであることを特徴とする請
求項1記載の電界効果半導体装置。
3. A semiconductor device comprising one or more gate electrodes, wherein the first compound semiconductor is InP and the second compound semiconductor is InAl.
2. The field effect semiconductor device according to claim 1, wherein As and the third compound semiconductor are InGaAs and a fourth compound semiconductor or GaAsSb.
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