JP2003289082A - 通信機器用半導体装置及び通信システム用機器 - Google Patents
通信機器用半導体装置及び通信システム用機器Info
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- JP2003289082A JP2003289082A JP2002091734A JP2002091734A JP2003289082A JP 2003289082 A JP2003289082 A JP 2003289082A JP 2002091734 A JP2002091734 A JP 2002091734A JP 2002091734 A JP2002091734 A JP 2002091734A JP 2003289082 A JP2003289082 A JP 2003289082A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 チャネル層における衝突イオン化及びキャリ
アの高い量子準位への遷移を抑制することにより、優れ
た高周波特性を有し、且つ耐圧性及び電気的特性の安定
性を向上させた通信機器用半導体装置を提供する。 【解決手段】 通信機器用半導体装置は、ＩｎＰ基板２
５１の上に順に設けられたＩｎＡｌＡｓからなるバッフ
ァ層２５２，ＩｎＧａＡｌＡｓからなるチャネル内挿入
層２５４が埋め込まれたＩｎＧａＡｓからなる第２チャ
ネル層２５３，ＩｎＧａＡｓＮからなる第１チャネル層
２５５，ＩｎＡｌＡｓからなるスペーサ層２５６，不純
物添加層２５７，バリア層２５８，ゲート電極２６３
と、ゲート電極２６３の両側方に設けられたソース電極
２６２及びドレイン電極２６１とを備えている。これに
より、第２チャネル層における量子準位が調節されるの
で、衝突イオン化及びキャリアの高い量子準位への遷移
が抑制される。
アの高い量子準位への遷移を抑制することにより、優れ
た高周波特性を有し、且つ耐圧性及び電気的特性の安定
性を向上させた通信機器用半導体装置を提供する。 【解決手段】 通信機器用半導体装置は、ＩｎＰ基板２
５１の上に順に設けられたＩｎＡｌＡｓからなるバッフ
ァ層２５２，ＩｎＧａＡｌＡｓからなるチャネル内挿入
層２５４が埋め込まれたＩｎＧａＡｓからなる第２チャ
ネル層２５３，ＩｎＧａＡｓＮからなる第１チャネル層
２５５，ＩｎＡｌＡｓからなるスペーサ層２５６，不純
物添加層２５７，バリア層２５８，ゲート電極２６３
と、ゲート電極２６３の両側方に設けられたソース電極
２６２及びドレイン電極２６１とを備えている。これに
より、第２チャネル層における量子準位が調節されるの
で、衝突イオン化及びキャリアの高い量子準位への遷移
が抑制される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信機器用半導体
装置及びこれを用いた通信システム用機器に関し、特に
ヘテロ接合電界効果型トランジスタ及びこれを用いた通
信システム用機器に関するものである。
装置及びこれを用いた通信システム用機器に関し、特に
ヘテロ接合電界効果型トランジスタ及びこれを用いた通
信システム用機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、高周波特性，発光特性，耐圧特性
など特定の優れた機能を有する半導体デバイスを実現す
るために、新しい半導体材料や半絶縁材料の開発が活発
に行われている。半導体材料の中でもインジウム燐（Ｉ
ｎＰ）系半導体は、代表的な半導体材料である珪素（Ｓ
ｉ）に比べて電子移動度や飽和電子速度が大きい半導体
であることから、次世代の高周波デバイス、高温デバイ
スなどへの応用が期待される材料である。そして、携帯
電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）の他、家庭やオフィスの
機器などをネットワーク化する、高周波を用いた通信用
システムへの応用は、ＩｎＰ材料の用途として非常に有
望である。
など特定の優れた機能を有する半導体デバイスを実現す
るために、新しい半導体材料や半絶縁材料の開発が活発
に行われている。半導体材料の中でもインジウム燐（Ｉ
ｎＰ）系半導体は、代表的な半導体材料である珪素（Ｓ
ｉ）に比べて電子移動度や飽和電子速度が大きい半導体
であることから、次世代の高周波デバイス、高温デバイ
スなどへの応用が期待される材料である。そして、携帯
電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）の他、家庭やオフィスの
機器などをネットワーク化する、高周波を用いた通信用
システムへの応用は、ＩｎＰ材料の用途として非常に有
望である。
【０００３】ＩｎＰを用いたデバイスの１つとして、Ｉ
ｎＰ基板に格子整合するＩｎＡｌＡｓ（インジウム・ア
ルミニウム・ヒ素）／ＩｎＧａＡｓ（インジウム・ガリ
ウム・ヒ素）へテロ接合を用いたヘテロ接合電界効果型
トランジスタ（以下、ＨＦＥＴと称す）がある。このＨ
ＦＥＴの高性能化は従来より進められており、集積回路
に応用するための研究も盛んに行われている。
ｎＰ基板に格子整合するＩｎＡｌＡｓ（インジウム・ア
ルミニウム・ヒ素）／ＩｎＧａＡｓ（インジウム・ガリ
ウム・ヒ素）へテロ接合を用いたヘテロ接合電界効果型
トランジスタ（以下、ＨＦＥＴと称す）がある。このＨ
ＦＥＴの高性能化は従来より進められており、集積回路
に応用するための研究も盛んに行われている。
【０００４】図１５は、従来の代表的なＨＦＥＴ（以
下、「従来のＨＦＥＴ」と称す）の構造を示す断面図で
ある。同図に示すように、従来のＨＦＥＴは、半絶縁性
のＩｎＰ基板９０１と、ＩｎＰ基板９０１上に設けられ
たアンドープのＩｎＡｌＡｓからなる厚さ２００ｎｍの
バッファ層９０２と、バッファ層９０２上に設けられた
アンドープのＩｎＧａＡｓからなる厚さ１５ｎｍのチャ
ネル層９０３と、チャネル層９０３の上に設けられたア
ンドープのＩｎＡｌＡｓからなる厚さ２ｎｍのスペーサ
層９０４と、スペーサ層９０４の上に例えば共蒸着によ
り設けられた面密度５×１０12ｃｍ-2のＳｉを含む原子
層ドーピング面からなる不純物添加層９０５と、不純物
添加層９０５の上に設けられたアンドープのＩｎＡｌＡ
ｓからなる厚さ１５ｎｍのバリア層９０６と、バリア層
９０６の上に設けられたゲート電極９１１と、バリア層
９０６の上のゲート電極９１１の両側方に設けられた１
×１０19ｃｍ-3のＳｉを含むｎ型ＩｎＧａＡｓからなる
キャップ層９０７と、チャネル層９０３，スペーサ層９
０４，不純物添加層９０５，バリア層９０６及びキャッ
プ層９０７の一部にＳｉをイオン注入することにより設
けられたソース領域９１２及びドレイン領域９１３と、
ソース領域９１２上に設けられたソース電極９１０と、
ドレイン領域９１３の上に設けられたドレイン電極９０
９とを備えている。また、バッファ層９０２，チャネル
層９０３，スペーサ層９０４，バリア層９０６及びキャ
ップ層９０７はそれぞれ分子線エピタキシー（ＭＢＥ）
法や化学気相成長（ＣＶＤ）法などにより堆積された層
であり、ＩｎＰ基板９０１に格子整合している。なお、
ドレイン電極９０９及びソース電極９１０は共にＡｕＧ
ｅ／Ｎｉ等からなっており、ドレイン領域９１３とソー
ス領域９１２とそれぞれオーミック接触している。
下、「従来のＨＦＥＴ」と称す）の構造を示す断面図で
ある。同図に示すように、従来のＨＦＥＴは、半絶縁性
のＩｎＰ基板９０１と、ＩｎＰ基板９０１上に設けられ
たアンドープのＩｎＡｌＡｓからなる厚さ２００ｎｍの
バッファ層９０２と、バッファ層９０２上に設けられた
アンドープのＩｎＧａＡｓからなる厚さ１５ｎｍのチャ
ネル層９０３と、チャネル層９０３の上に設けられたア
ンドープのＩｎＡｌＡｓからなる厚さ２ｎｍのスペーサ
層９０４と、スペーサ層９０４の上に例えば共蒸着によ
り設けられた面密度５×１０12ｃｍ-2のＳｉを含む原子
層ドーピング面からなる不純物添加層９０５と、不純物
添加層９０５の上に設けられたアンドープのＩｎＡｌＡ
ｓからなる厚さ１５ｎｍのバリア層９０６と、バリア層
９０６の上に設けられたゲート電極９１１と、バリア層
９０６の上のゲート電極９１１の両側方に設けられた１
×１０19ｃｍ-3のＳｉを含むｎ型ＩｎＧａＡｓからなる
キャップ層９０７と、チャネル層９０３，スペーサ層９
０４，不純物添加層９０５，バリア層９０６及びキャッ
プ層９０７の一部にＳｉをイオン注入することにより設
けられたソース領域９１２及びドレイン領域９１３と、
ソース領域９１２上に設けられたソース電極９１０と、
ドレイン領域９１３の上に設けられたドレイン電極９０
９とを備えている。また、バッファ層９０２，チャネル
層９０３，スペーサ層９０４，バリア層９０６及びキャ
ップ層９０７はそれぞれ分子線エピタキシー（ＭＢＥ）
法や化学気相成長（ＣＶＤ）法などにより堆積された層
であり、ＩｎＰ基板９０１に格子整合している。なお、
ドレイン電極９０９及びソース電極９１０は共にＡｕＧ
ｅ／Ｎｉ等からなっており、ドレイン領域９１３とソー
ス領域９１２とそれぞれオーミック接触している。
【０００５】次に、図２（ａ）は、図１５に示すIIa−I
Ia線における従来のＨＦＥＴのエネルギーバンド図であ
る。同図は、ＨＦＥＴの駆動時におけるエネルギーバン
ド図である。ここでは、図の簡略化のために、バリア層
９０６からチャネル層９０３までの伝導帯のエネルギー
バンドのみを示す。
Ia線における従来のＨＦＥＴのエネルギーバンド図であ
る。同図は、ＨＦＥＴの駆動時におけるエネルギーバン
ド図である。ここでは、図の簡略化のために、バリア層
９０６からチャネル層９０３までの伝導帯のエネルギー
バンドのみを示す。
【０００６】図２（ａ）に示すように、従来のＨＦＥＴ
において、スペーサ層９０４の伝導帯端のポテンシャル
はチャネル層９０３の伝導帯のポテンシャルよりも高く
なっており、スペーサ層９０４とチャネル層９０３の伝
導帯側にはエネルギー障壁（バンド不連続）が存在す
る。ここで示す従来のＨＦＥＴの場合、このバンド不連
続量は、０．５５ｅＶである。
において、スペーサ層９０４の伝導帯端のポテンシャル
はチャネル層９０３の伝導帯のポテンシャルよりも高く
なっており、スペーサ層９０４とチャネル層９０３の伝
導帯側にはエネルギー障壁（バンド不連続）が存在す
る。ここで示す従来のＨＦＥＴの場合、このバンド不連
続量は、０．５５ｅＶである。
【０００７】従来のＨＦＥＴにおいては、上述のような
構造をとるために、キャリアとなる電子をチャネル領域
中の狭い領域に閉じこめることができる。すなわち、キ
ャリアがチャネル層９０３とスペーサ層９０４との界面
に蓄積し、散乱が抑制された状態でチャネル層９０３中
を高速で移動する。こうして、バルク結晶中を走行する
電子よりも移動度の大きい二次元電子ガス９０８が生じ
るため、従来のＨＦＥＴでは、高速動作が可能になって
いる。
構造をとるために、キャリアとなる電子をチャネル領域
中の狭い領域に閉じこめることができる。すなわち、キ
ャリアがチャネル層９０３とスペーサ層９０４との界面
に蓄積し、散乱が抑制された状態でチャネル層９０３中
を高速で移動する。こうして、バルク結晶中を走行する
電子よりも移動度の大きい二次元電子ガス９０８が生じ
るため、従来のＨＦＥＴでは、高速動作が可能になって
いる。
【０００８】また、チャネル層９０３を形成するＩｎＧ
ａＡｓにおいては、ＩｎＡｌＡｓなどと比較して電子の
有効質量が小さいことによって、キャリアの移動度はよ
り大きくなっている。
ａＡｓにおいては、ＩｎＡｌＡｓなどと比較して電子の
有効質量が小さいことによって、キャリアの移動度はよ
り大きくなっている。
【０００９】なお、従来のＨＦＥＴにおいては、ゲート
電極９１１に印加する電圧を調節することでチャネル層
のバンド曲がりを調節できるので、二次元電子ガス９０
８の濃度を変化させ、ソース電極−ドレイン電極間を流
れる電流を制御することも可能になっている。
電極９１１に印加する電圧を調節することでチャネル層
のバンド曲がりを調節できるので、二次元電子ガス９０
８の濃度を変化させ、ソース電極−ドレイン電極間を流
れる電流を制御することも可能になっている。
【００１０】このように、従来のＨＦＥＴは、キャリア
電子の移動度が大きく、高周波を利用した通信機器に要
求される優れた高周波特性を有している。
電子の移動度が大きく、高周波を利用した通信機器に要
求される優れた高周波特性を有している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＨＦＥＴは、高速動作時に耐圧性や電気的特性の安定性
が低下することがあり、通信システム用機器に利用する
には改善の余地が残されていた。
ＨＦＥＴは、高速動作時に耐圧性や電気的特性の安定性
が低下することがあり、通信システム用機器に利用する
には改善の余地が残されていた。
【００１２】そこで、本願発明者らがＨＦＥＴの耐圧性
及び電気的特性を低下させる原因について検討した結
果、以下のことが分かった。
及び電気的特性を低下させる原因について検討した結
果、以下のことが分かった。
【００１３】ＨＦＥＴを高速動作させると、そのチャネ
ル内で衝突イオン化が起こり、電子・ホール対が生成さ
れる。このうち電子は他のキャリア電子と同様にドレイ
ン電極へと流れる。これに対し、生成したホールは、電
子に比べて非常に速度が遅く、電子の動作には追随でき
ない。このため、ＨＦＥＴの動作中にホールが滞留しや
すく、雑音の発生要因となり易い。また、チャネル層９
０３とバッファ層９０２との間には価電子帯においても
エネルギー障壁が存在するため、衝突イオン化によって
生成されたホールはバッファ層９０２の方向に流れるこ
とができず、チャネル層９０３内に蓄積したままとな
る。
ル内で衝突イオン化が起こり、電子・ホール対が生成さ
れる。このうち電子は他のキャリア電子と同様にドレイ
ン電極へと流れる。これに対し、生成したホールは、電
子に比べて非常に速度が遅く、電子の動作には追随でき
ない。このため、ＨＦＥＴの動作中にホールが滞留しや
すく、雑音の発生要因となり易い。また、チャネル層９
０３とバッファ層９０２との間には価電子帯においても
エネルギー障壁が存在するため、衝突イオン化によって
生成されたホールはバッファ層９０２の方向に流れるこ
とができず、チャネル層９０３内に蓄積したままとな
る。
【００１４】衝突イオン化の頻度がさらに高くなると、
チャネル層９０３内のホール濃度が増大し、一部のホー
ルがゲート電極に流れ込んでゲートリーク電流を生じさ
せる。また、チャネル層９０３内に蓄積したホールはト
ランジスタ内のポテンシャル分布を変化させ、トランジ
スタのソース抵抗やしきい値電圧を変化させる。その結
果、トランジスタの出力特性が不安定となる。すなわ
ち、衝突イオン化の頻度が増加することによりホールの
蓄積が生じやすくなり、その結果、トランジスタの耐圧
は著しく低下する。
チャネル層９０３内のホール濃度が増大し、一部のホー
ルがゲート電極に流れ込んでゲートリーク電流を生じさ
せる。また、チャネル層９０３内に蓄積したホールはト
ランジスタ内のポテンシャル分布を変化させ、トランジ
スタのソース抵抗やしきい値電圧を変化させる。その結
果、トランジスタの出力特性が不安定となる。すなわ
ち、衝突イオン化の頻度が増加することによりホールの
蓄積が生じやすくなり、その結果、トランジスタの耐圧
は著しく低下する。
【００１５】また、衝突イオン化が起こるまでのエネル
ギーを持っていないとしても、走行中のキャリアがある
程度の運動エネルギーを持ったときに、より上の準位へ
遷移すると、キャリアの閉じこめが弱くなり、移動度が
低下する。
ギーを持っていないとしても、走行中のキャリアがある
程度の運動エネルギーを持ったときに、より上の準位へ
遷移すると、キャリアの閉じこめが弱くなり、移動度が
低下する。
【００１６】以上の検討結果から、チャネル層における
衝突イオン化を抑制するとともに、キャリアが高い量子
準位に遷移しにくくすることにより、上述の不具合を改
善できることが分かった。
衝突イオン化を抑制するとともに、キャリアが高い量子
準位に遷移しにくくすることにより、上述の不具合を改
善できることが分かった。
【００１７】本発明の目的は、衝突イオン化の発生とキ
ャリアの高い量子準位への遷移とを抑制することによ
り、優れた高周波特性を示し、且つ耐圧性及び電気的特
性の安定性を向上させた通信機器用半導体装置及びこれ
を用いた通信システム用機器を提供することにある。
ャリアの高い量子準位への遷移とを抑制することによ
り、優れた高周波特性を示し、且つ耐圧性及び電気的特
性の安定性を向上させた通信機器用半導体装置及びこれ
を用いた通信システム用機器を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の通信機器用半導
体装置は、第１の半導体層と、上記第１の半導体層の上
に設けられ、上記第１の半導体層よりも伝導帯端のポテ
ンシャルが低い第２の半導体層と、上記第２の半導体層
の上に設けられ、伝導帯端のポテンシャルが上記第２の
半導体層の伝導帯端のポテンシャル及び上記第２の量子
準位よりも高い第４の半導体層と、上記第２の半導体層
の内部に設けられ、上記第２の半導体層のうち上記第４
の半導体層との界面付近の伝導帯側量子井戸構造におけ
る基底レベルの第１の量子準位とその直上レベルの第２
の量子準位との間隔を調節するための第３の半導体層と
を備え、上記第２の半導体層のうち少なくとも一部は、
ＩｎＧａＡｓから構成されている。
体装置は、第１の半導体層と、上記第１の半導体層の上
に設けられ、上記第１の半導体層よりも伝導帯端のポテ
ンシャルが低い第２の半導体層と、上記第２の半導体層
の上に設けられ、伝導帯端のポテンシャルが上記第２の
半導体層の伝導帯端のポテンシャル及び上記第２の量子
準位よりも高い第４の半導体層と、上記第２の半導体層
の内部に設けられ、上記第２の半導体層のうち上記第４
の半導体層との界面付近の伝導帯側量子井戸構造におけ
る基底レベルの第１の量子準位とその直上レベルの第２
の量子準位との間隔を調節するための第３の半導体層と
を備え、上記第２の半導体層のうち少なくとも一部は、
ＩｎＧａＡｓから構成されている。
【００１９】この構成により、第３の半導体層の伝導帯
端のポテンシャル及び第４の半導体層と第３の半導体層
との距離を調節して第１の量子準位と第２の量子準位と
の間隔を調節することが可能になる。例えば、第１の量
子準位と第２の量子準位との間隔を広げるように第３の
半導体層を設けることで、第２の半導体層において生じ
る衝突イオン化が抑制されるので、ＩｎＧａＡｓ層をチ
ャネルとする従来のＨＦＥＴに比べて、ホールの発生及
び蓄積が起こりにくくすることができる。その結果、耐
圧性及び電気的特性の安定性を向上させることができ
る。また、キャリアを第２の量子準位に遷移しにくくす
ることができるため、キャリア移動度の低下を防ぐこと
ができる。その一方で第１の量子準位はより強く閉じこ
められた状態となっているため、キャリア移動度とキャ
リア濃度は高められ、優れた高周波特性を安定して発揮
する通信機器用半導体装置が実現できる。
端のポテンシャル及び第４の半導体層と第３の半導体層
との距離を調節して第１の量子準位と第２の量子準位と
の間隔を調節することが可能になる。例えば、第１の量
子準位と第２の量子準位との間隔を広げるように第３の
半導体層を設けることで、第２の半導体層において生じ
る衝突イオン化が抑制されるので、ＩｎＧａＡｓ層をチ
ャネルとする従来のＨＦＥＴに比べて、ホールの発生及
び蓄積が起こりにくくすることができる。その結果、耐
圧性及び電気的特性の安定性を向上させることができ
る。また、キャリアを第２の量子準位に遷移しにくくす
ることができるため、キャリア移動度の低下を防ぐこと
ができる。その一方で第１の量子準位はより強く閉じこ
められた状態となっているため、キャリア移動度とキャ
リア濃度は高められ、優れた高周波特性を安定して発揮
する通信機器用半導体装置が実現できる。
【００２０】上記第３の半導体層の伝導帯端のポテンシ
ャルは、上記第２の半導体層のうち上記第３の半導体層
を除く部分の伝導帯端のポテンシャルよりも高く、上記
第３の半導体層は、少なくとも上記第２の量子準位の高
さを調節するために設けられることにより、例えば、第
１の量子準位と第２の量子準位との間隔を広げることが
でき、第２の半導体層において生じる衝突イオン化を抑
制することができる。また、本発明の通信機器用半導体
装置の動作時には、キャリアが第２の量子準位に遷移し
にくくなるため、二次元電子ガスの移動度を向上させる
ことができる。
ャルは、上記第２の半導体層のうち上記第３の半導体層
を除く部分の伝導帯端のポテンシャルよりも高く、上記
第３の半導体層は、少なくとも上記第２の量子準位の高
さを調節するために設けられることにより、例えば、第
１の量子準位と第２の量子準位との間隔を広げることが
でき、第２の半導体層において生じる衝突イオン化を抑
制することができる。また、本発明の通信機器用半導体
装置の動作時には、キャリアが第２の量子準位に遷移し
にくくなるため、二次元電子ガスの移動度を向上させる
ことができる。
【００２１】上記第２の量子準位は、上記第２の半導体
層のうち上記第４の半導体層と上記第３の半導体層とに
挟まれた領域の、上記第３の半導体層との界面における
伝導帯端のポテンシャルよりも高く、上記第１の量子準
位は、上記第２の半導体層のうち上記第４の半導体層と
上記第３の半導体層とに挟まれた領域の、上記第３の半
導体層との界面における伝導帯端のポテンシャルよりも
低いことにより、第３の半導体層と第４の半導体層との
距離を調節することで、第２の量子準位の高さを選択的
に調節することができる。この構成に従えば、例えば第
３の半導体層と第４の半導体層との距離が小さくなるよ
うに第３の半導体層を設けることによって第１の量子準
位と第２の量子準位との間隔を広げることができるの
で、キャリアが第１の量子準位から第２の量子準位へ遷
移しにくくし、動作時に生じる二次元電子ガスの移動度
を高めることができる。
層のうち上記第４の半導体層と上記第３の半導体層とに
挟まれた領域の、上記第３の半導体層との界面における
伝導帯端のポテンシャルよりも高く、上記第１の量子準
位は、上記第２の半導体層のうち上記第４の半導体層と
上記第３の半導体層とに挟まれた領域の、上記第３の半
導体層との界面における伝導帯端のポテンシャルよりも
低いことにより、第３の半導体層と第４の半導体層との
距離を調節することで、第２の量子準位の高さを選択的
に調節することができる。この構成に従えば、例えば第
３の半導体層と第４の半導体層との距離が小さくなるよ
うに第３の半導体層を設けることによって第１の量子準
位と第２の量子準位との間隔を広げることができるの
で、キャリアが第１の量子準位から第２の量子準位へ遷
移しにくくし、動作時に生じる二次元電子ガスの移動度
を高めることができる。
【００２２】上記第３の半導体層は、Ｉｎ，Ｇａ，Ａｌ
のうちから選ばれた少なくとも１つのIII属元素とＮ，
Ａｓ，Ｐ，Ｓｂのうちから選ばれた少なくとも１つのV
属元素との化合物から構成されることにより、高速動作
が可能で、且つ高速動作時における耐圧性及び電気的特
性の安定性が向上された通信機器用半導体装置を実現す
ることができる。
のうちから選ばれた少なくとも１つのIII属元素とＮ，
Ａｓ，Ｐ，Ｓｂのうちから選ばれた少なくとも１つのV
属元素との化合物から構成されることにより、高速動作
が可能で、且つ高速動作時における耐圧性及び電気的特
性の安定性が向上された通信機器用半導体装置を実現す
ることができる。
【００２３】上記第３の半導体層は、ＩｎＰ，ＩｎＧａ
Ａｓ，ＩｎＧａＡｓＰ，ＩｎＧａＡｓＰＮ，ＩｎＧａＡ
ｌＡｓ及びＡｌＧａＡｓＳｂのうちから選ばれたいずれ
か１つの材料から構成されることにより、本発明の通信
機器用半導体装置は特に容易に実現される。
Ａｓ，ＩｎＧａＡｓＰ，ＩｎＧａＡｓＰＮ，ＩｎＧａＡ
ｌＡｓ及びＡｌＧａＡｓＳｂのうちから選ばれたいずれ
か１つの材料から構成されることにより、本発明の通信
機器用半導体装置は特に容易に実現される。
【００２４】上記第２の半導体層のうち上記第４の半導
体層と上記第３の半導体層とに挟まれた領域には第５の
半導体層がさらに設けられており、第５の半導体層の伝
導帯端のポテンシャルは、上記第５の半導体層を除く上
記第２の半導体層のうち上記第３の半導体層と上記第４
の半導体層とに挟まれた領域の伝導帯端のポテンシャル
よりも低いことにより、第２の量子準位だけでなく第１
の量子準位の高さをも調節することができる。例えば、
第２の量子準位高さが高く、第１の量子準位の高さが低
くなるように第３の半導体層及び第５の半導体層を設け
た場合には、第１の量子準位と第２の量子準位との間隔
をより効果的に広げることができ、第２の半導体層にお
いて生じる衝突イオン化が抑制されるので、ＩｎＧａＡ
ｓ層をチャネルとする従来のＨＦＥＴに比べて、ホール
の発生及び蓄積を起こりにくくすることができる。その
結果、耐圧性及び電気的特性の安定性を向上させること
ができる。また、キャリアを第２の量子準位に遷移しに
くくすることができるため、キャリア移動度の低下を防
ぐことができる。その一方で第１の量子準位はより強く
閉じこめられた状態となっているため、キャリア移動度
とキャリア濃度は高められ、優れた高周波特性を安定し
て発揮する通信機器用半導体装置が実現できる。
体層と上記第３の半導体層とに挟まれた領域には第５の
半導体層がさらに設けられており、第５の半導体層の伝
導帯端のポテンシャルは、上記第５の半導体層を除く上
記第２の半導体層のうち上記第３の半導体層と上記第４
の半導体層とに挟まれた領域の伝導帯端のポテンシャル
よりも低いことにより、第２の量子準位だけでなく第１
の量子準位の高さをも調節することができる。例えば、
第２の量子準位高さが高く、第１の量子準位の高さが低
くなるように第３の半導体層及び第５の半導体層を設け
た場合には、第１の量子準位と第２の量子準位との間隔
をより効果的に広げることができ、第２の半導体層にお
いて生じる衝突イオン化が抑制されるので、ＩｎＧａＡ
ｓ層をチャネルとする従来のＨＦＥＴに比べて、ホール
の発生及び蓄積を起こりにくくすることができる。その
結果、耐圧性及び電気的特性の安定性を向上させること
ができる。また、キャリアを第２の量子準位に遷移しに
くくすることができるため、キャリア移動度の低下を防
ぐことができる。その一方で第１の量子準位はより強く
閉じこめられた状態となっているため、キャリア移動度
とキャリア濃度は高められ、優れた高周波特性を安定し
て発揮する通信機器用半導体装置が実現できる。
【００２５】上記第１の量子準位は、上記第５の半導体
層の伝導帯端のポテンシャルのうち最大のものよりも低
いことにより、第５の半導体層の厚みを調節すること
で、第１の量子準位の高さを調節することが可能にな
る。例えば、第５の半導体層の厚みを広げることで、第
１の量子準位をより低くすることができ、第１の量子準
位と第２の量子準位との間隔を広げることができる。
層の伝導帯端のポテンシャルのうち最大のものよりも低
いことにより、第５の半導体層の厚みを調節すること
で、第１の量子準位の高さを調節することが可能にな
る。例えば、第５の半導体層の厚みを広げることで、第
１の量子準位をより低くすることができ、第１の量子準
位と第２の量子準位との間隔を広げることができる。
【００２６】上記第５の半導体層は、ＩｎＧａＡｓ，Ｉ
ｎＧａＡｓＮ及びＩｎＧａＡｓＰＮのうちから選ばれた
いずれか１つの材料から構成されることにより、本発明
の通信機器用半導体装置は容易に実現される。
ｎＧａＡｓＮ及びＩｎＧａＡｓＰＮのうちから選ばれた
いずれか１つの材料から構成されることにより、本発明
の通信機器用半導体装置は容易に実現される。
【００２７】また、上記第３の半導体層の伝導帯端のポ
テンシャルは、上記第２の半導体層のうち上記第３の半
導体層を除く部分の伝導帯端のポテンシャルよりも低
く、上記第３の半導体層は、少なくとも上記第１の量子
準位の高さを調節するために設けられることにより、例
えば、第１の量子準位と第２の量子準位との間隔を広げ
ることができ、第２の半導体層において生じる衝突イオ
ン化を抑制することができる。また、本発明の通信機器
用半導体装置の動作時には、キャリアが第２の量子準位
に遷移しにくくなるため、二次元電子ガスの移動度を向
上させることができる。
テンシャルは、上記第２の半導体層のうち上記第３の半
導体層を除く部分の伝導帯端のポテンシャルよりも低
く、上記第３の半導体層は、少なくとも上記第１の量子
準位の高さを調節するために設けられることにより、例
えば、第１の量子準位と第２の量子準位との間隔を広げ
ることができ、第２の半導体層において生じる衝突イオ
ン化を抑制することができる。また、本発明の通信機器
用半導体装置の動作時には、キャリアが第２の量子準位
に遷移しにくくなるため、二次元電子ガスの移動度を向
上させることができる。
【００２８】上記第１の量子準位は、上記第３の半導体
層のうち上記第２の半導体層との界面における伝導帯端
のポテンシャルよりも低いことにより、第１の量子準位
の高さを選択的に調節することが可能になる。例えば、
第１の量子準位の高さが低くなるように第３の半導体層
を設けた場合には、第１の量子準位と第２の量子準位と
の間隔を広くすることができ、第２の半導体層において
生じる衝突イオン化を抑制することができる。すなわ
ち、ＩｎＧａＡｓ層をチャネルとする従来のＨＦＥＴに
比べて、ホールの発生及び蓄積が起こりにくくすること
ができ、その結果、耐圧性及び電気的特性の安定性を向
上させることができる。また、この場合にはキャリアを
第２の量子準位に遷移しにくくすることができるので、
キャリア移動度を向上させることができる。
層のうち上記第２の半導体層との界面における伝導帯端
のポテンシャルよりも低いことにより、第１の量子準位
の高さを選択的に調節することが可能になる。例えば、
第１の量子準位の高さが低くなるように第３の半導体層
を設けた場合には、第１の量子準位と第２の量子準位と
の間隔を広くすることができ、第２の半導体層において
生じる衝突イオン化を抑制することができる。すなわ
ち、ＩｎＧａＡｓ層をチャネルとする従来のＨＦＥＴに
比べて、ホールの発生及び蓄積が起こりにくくすること
ができ、その結果、耐圧性及び電気的特性の安定性を向
上させることができる。また、この場合にはキャリアを
第２の量子準位に遷移しにくくすることができるので、
キャリア移動度を向上させることができる。
【００２９】上記第３の半導体層は、Ｉｎ，Ｇａ，Ａｌ
のうちから選ばれた少なくとも１つのIII属元素とＮ，
Ａｓ，Ｐ，Ｓｂのうちから選ばれた少なくとも１つのV
属元素との化合物から構成されることが好ましい。
のうちから選ばれた少なくとも１つのIII属元素とＮ，
Ａｓ，Ｐ，Ｓｂのうちから選ばれた少なくとも１つのV
属元素との化合物から構成されることが好ましい。
【００３０】上記第３の半導体層は、ＩｎＧａＡｓ，Ｉ
ｎＧａＡｓＮ及びＩｎＧａＡｓＰＮのうちから選ばれた
いずれか１つの材料から構成されることが特に好まし
い。
ｎＧａＡｓＮ及びＩｎＧａＡｓＰＮのうちから選ばれた
いずれか１つの材料から構成されることが特に好まし
い。
【００３１】本発明の通信システム用機器は、高周波信
号を扱う通信システムに配置され、能動素子を有する通
信システム用機器であって、第１の半導体層と、上記第
１の半導体層の上に設けられ、上記第１の半導体層より
も伝導帯端のポテンシャルが低い第２の半導体層と、上
記第２の半導体層の上に設けられ、伝導帯端のポテンシ
ャルが上記第２の半導体層の伝導帯端のポテンシャル及
び上記第２の量子準位よりも高い第４の半導体層と、上
記第２の半導体層の内部に設けられ、上記第２の半導体
層のうち上記第４の半導体層との界面付近の伝導帯側量
子井戸構造における基底レベルの第１の量子準位とその
直上レベルの第２の量子準位との間隔を調節するための
第３の半導体層とを備え、上記第２の半導体層のうち少
なくとも一部は、ＩｎＧａＡｓから構成されている。
号を扱う通信システムに配置され、能動素子を有する通
信システム用機器であって、第１の半導体層と、上記第
１の半導体層の上に設けられ、上記第１の半導体層より
も伝導帯端のポテンシャルが低い第２の半導体層と、上
記第２の半導体層の上に設けられ、伝導帯端のポテンシ
ャルが上記第２の半導体層の伝導帯端のポテンシャル及
び上記第２の量子準位よりも高い第４の半導体層と、上
記第２の半導体層の内部に設けられ、上記第２の半導体
層のうち上記第４の半導体層との界面付近の伝導帯側量
子井戸構造における基底レベルの第１の量子準位とその
直上レベルの第２の量子準位との間隔を調節するための
第３の半導体層とを備え、上記第２の半導体層のうち少
なくとも一部は、ＩｎＧａＡｓから構成されている。
【００３２】これにより、第２の半導体層において生じ
る衝突イオン化が抑制されるので、ＩｎＧａＡｓ層をチ
ャネルとする従来の通信システム用機器に用いられるＨ
ＦＥＴに比べて、動作時にホールの発生及び蓄積が起こ
りにくくなり、能動素子の耐圧性及び電気的特性の安定
性を向上させることができる。また、キャリアが第２の
量子状態に遷移しにくくなっているため、キャリア移動
度の低下を防ぐことができ、能動素子は優れた高周波特
性を安定して発揮することができる。その結果、能動素
子を有する本発明の通信システム用機器の電気的特性の
安定性の向上と高周波特性の改善とを図ることができ
る。
る衝突イオン化が抑制されるので、ＩｎＧａＡｓ層をチ
ャネルとする従来の通信システム用機器に用いられるＨ
ＦＥＴに比べて、動作時にホールの発生及び蓄積が起こ
りにくくなり、能動素子の耐圧性及び電気的特性の安定
性を向上させることができる。また、キャリアが第２の
量子状態に遷移しにくくなっているため、キャリア移動
度の低下を防ぐことができ、能動素子は優れた高周波特
性を安定して発揮することができる。その結果、能動素
子を有する本発明の通信システム用機器の電気的特性の
安定性の向上と高周波特性の改善とを図ることができ
る。
【００３３】上記第３の半導体層の伝導帯端のポテンシ
ャルは、上記第２の半導体層のうち上記第３の半導体層
を除く部分の伝導帯端のポテンシャルよりも高く、上記
第３の半導体層は、少なくとも上記第２の量子準位の高
さを調節するために設けられることにより、例えば、第
１の量子準位と第２の量子準位との間隔を広げることが
でき、第２の半導体層において生じる衝突イオン化を抑
制することができる。また、能動素子の動作時には、キ
ャリアが第２の量子準位に遷移しにくくなるため、二次
元電子ガスの移動度を向上させることができる。その結
果、能動素子を有する本発明の通信システム用機器の電
気的特性の安定性の向上と高周波特性の改善とを図るこ
とができる。
ャルは、上記第２の半導体層のうち上記第３の半導体層
を除く部分の伝導帯端のポテンシャルよりも高く、上記
第３の半導体層は、少なくとも上記第２の量子準位の高
さを調節するために設けられることにより、例えば、第
１の量子準位と第２の量子準位との間隔を広げることが
でき、第２の半導体層において生じる衝突イオン化を抑
制することができる。また、能動素子の動作時には、キ
ャリアが第２の量子準位に遷移しにくくなるため、二次
元電子ガスの移動度を向上させることができる。その結
果、能動素子を有する本発明の通信システム用機器の電
気的特性の安定性の向上と高周波特性の改善とを図るこ
とができる。
【００３４】上記第２の量子準位は、上記第２の半導体
層のうち上記第４の半導体層と上記第３の半導体層とに
挟まれた領域の、上記第３の半導体層との界面における
伝導帯端のポテンシャルよりも高く、上記第１の量子準
位は、上記第２の半導体層のうち上記第４の半導体層と
上記第３の半導体層とに挟まれた領域の、上記第３の半
導体層との界面における伝導帯端のポテンシャルよりも
低いことにより、第２の量子準位の高さを選択的に調節
することが可能になるので、優れた高周波特性を安定し
て発揮する能動素子を実現することができ、ひいては本
発明の通信システム用機器の電気的特性の安定性の向上
と高周波特性の改善とを図ることができる。
層のうち上記第４の半導体層と上記第３の半導体層とに
挟まれた領域の、上記第３の半導体層との界面における
伝導帯端のポテンシャルよりも高く、上記第１の量子準
位は、上記第２の半導体層のうち上記第４の半導体層と
上記第３の半導体層とに挟まれた領域の、上記第３の半
導体層との界面における伝導帯端のポテンシャルよりも
低いことにより、第２の量子準位の高さを選択的に調節
することが可能になるので、優れた高周波特性を安定し
て発揮する能動素子を実現することができ、ひいては本
発明の通信システム用機器の電気的特性の安定性の向上
と高周波特性の改善とを図ることができる。
【００３５】上記第３の半導体層は、ＩｎＰ，ＩｎＧａ
Ａｓ，ＩｎＧａＡｓＰ，ＩｎＧａＡｓＰＮ，ＩｎＧａＡ
ｌＡｓ及びＡｌＧａＡｓＳｂのうちから選ばれたいずれ
か１つの材料から構成されることが好ましい。
Ａｓ，ＩｎＧａＡｓＰ，ＩｎＧａＡｓＰＮ，ＩｎＧａＡ
ｌＡｓ及びＡｌＧａＡｓＳｂのうちから選ばれたいずれ
か１つの材料から構成されることが好ましい。
【００３６】上記第２の半導体層のうち上記第４の半導
体層と上記第３の半導体層とに挟まれた領域には第５の
半導体層がさらに設けられており、第５の半導体層の伝
導帯端のポテンシャルは、上記第５の半導体層を除く上
記第２の半導体層のうち上記第３の半導体層と上記第４
の半導体層とに挟まれた領域の伝導帯端のポテンシャル
よりも低いことにより、さらに効果的に第１の量子準位
と第２の量子準位との間隔を広くすることができる。
体層と上記第３の半導体層とに挟まれた領域には第５の
半導体層がさらに設けられており、第５の半導体層の伝
導帯端のポテンシャルは、上記第５の半導体層を除く上
記第２の半導体層のうち上記第３の半導体層と上記第４
の半導体層とに挟まれた領域の伝導帯端のポテンシャル
よりも低いことにより、さらに効果的に第１の量子準位
と第２の量子準位との間隔を広くすることができる。
【００３７】上記第５の半導体層は、ＩｎＧａＡｓ，Ｉ
ｎＧａＡｓＮ及びＩｎＧａＡｓＰＮのうちから選ばれた
いずれか１つの材料から構成されることが好ましい。
ｎＧａＡｓＮ及びＩｎＧａＡｓＰＮのうちから選ばれた
いずれか１つの材料から構成されることが好ましい。
【００３８】上記第３の半導体層の伝導帯端のポテンシ
ャルは、上記第２の半導体層のうち上記第３の半導体層
を除く部分の伝導帯端のポテンシャルよりも低く、上記
第３の半導体層は、少なくとも上記第１の量子準位の高
さを調節するために設けられることにより、例えば第１
の量子準位の高さを低くするように調節することで第１
の量子準位と第２の量子準位との間隔を広くすることが
できる。この結果、能動素子の電気的特性の安定化及び
高周波特性の向上を図ることができ、ひいては該能動素
子を有する本発明の通信システム用機器の電気的特性の
安定化及び高周波特性の向上を図ることができる。
ャルは、上記第２の半導体層のうち上記第３の半導体層
を除く部分の伝導帯端のポテンシャルよりも低く、上記
第３の半導体層は、少なくとも上記第１の量子準位の高
さを調節するために設けられることにより、例えば第１
の量子準位の高さを低くするように調節することで第１
の量子準位と第２の量子準位との間隔を広くすることが
できる。この結果、能動素子の電気的特性の安定化及び
高周波特性の向上を図ることができ、ひいては該能動素
子を有する本発明の通信システム用機器の電気的特性の
安定化及び高周波特性の向上を図ることができる。
【００３９】上記第１の量子準位は、上記第３の半導体
層のうち上記第２の半導体層との界面における伝導帯端
のポテンシャルよりも低いことにより、第１の量子準位
の高さを選択的に調節することが可能になる。
層のうち上記第２の半導体層との界面における伝導帯端
のポテンシャルよりも低いことにより、第１の量子準位
の高さを選択的に調節することが可能になる。
【００４０】上記第３の半導体層は、ＩｎＧａＡｓ，Ｉ
ｎＧａＡｓＮ及びＩｎＧａＡｓＰＮのうちから選ばれた
いずれか１つの材料から構成されることが好ましい。
ｎＧａＡｓＮ及びＩｎＧａＡｓＰＮのうちから選ばれた
いずれか１つの材料から構成されることが好ましい。
【００４１】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）本発明の第１
の実施形態に係る通信機器用半導体装置について、図を
用いて以下に説明する。
の実施形態に係る通信機器用半導体装置について、図を
用いて以下に説明する。
【００４２】図１は、ＨＦＥＴである本実施形態の通信
機器用半導体装置を示す断面図である。同図に示すよう
に本実施形態の通信機器用半導体装置は、半絶縁性のＩ
ｎＰ基板１０１と、ＩｎＰ基板１０１上に設けられたア
ンドープのＩｎＡｌＡｓからなる厚さ２００ｎｍのバッ
ファ層１０２と、バッファ層１０２上に設けられ、アン
ドープのＩｎＧａＡｓからなるチャネル層１０３と、チ
ャネル層１０３の上に設けられたアンドープのＩｎＡｌ
Ａｓからなる厚さ２ｎｍのスペーサ層１０５と、スペー
サ層１０５の上に例えば共蒸着により設けられた面密度
５×１０12ｃｍ -2のＳｉを含む原子層ドーピング面から
なる不純物添加層１０６と、不純物添加層１０６の上に
設けられたアンドープのＩｎＡｌＡｓからなる厚さ１５
ｎｍのバリア層１０７と、バリア層１０７の上に設けら
れたゲート電極１１２と、バリア層１０７の上のゲート
電極１１２の両側方に設けられた１×１０19ｃｍ-3のＳ
ｉを含むｎ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層１０８
と、チャネル層１０３，スペーサ層１０５，不純物添加
層１０６，バリア層１０７及びコンタクト層１０８の一
部にＳｉをイオン注入することにより設けられたソース
領域１１４及びドレイン領域１１５と、ソース領域１１
４上に設けられたソース電極１１１と、ドレイン領域１
１５の上に設けられたドレイン電極１１０とを備えてい
る。なお、ドレイン電極１１０及びソース電極１１１は
共にＡｕＧｅ／Ｎｉ等からなっており、ドレイン領域１
１５とソース領域１１４とそれぞれオーミック接触して
いる。
機器用半導体装置を示す断面図である。同図に示すよう
に本実施形態の通信機器用半導体装置は、半絶縁性のＩ
ｎＰ基板１０１と、ＩｎＰ基板１０１上に設けられたア
ンドープのＩｎＡｌＡｓからなる厚さ２００ｎｍのバッ
ファ層１０２と、バッファ層１０２上に設けられ、アン
ドープのＩｎＧａＡｓからなるチャネル層１０３と、チ
ャネル層１０３の上に設けられたアンドープのＩｎＡｌ
Ａｓからなる厚さ２ｎｍのスペーサ層１０５と、スペー
サ層１０５の上に例えば共蒸着により設けられた面密度
５×１０12ｃｍ -2のＳｉを含む原子層ドーピング面から
なる不純物添加層１０６と、不純物添加層１０６の上に
設けられたアンドープのＩｎＡｌＡｓからなる厚さ１５
ｎｍのバリア層１０７と、バリア層１０７の上に設けら
れたゲート電極１１２と、バリア層１０７の上のゲート
電極１１２の両側方に設けられた１×１０19ｃｍ-3のＳ
ｉを含むｎ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層１０８
と、チャネル層１０３，スペーサ層１０５，不純物添加
層１０６，バリア層１０７及びコンタクト層１０８の一
部にＳｉをイオン注入することにより設けられたソース
領域１１４及びドレイン領域１１５と、ソース領域１１
４上に設けられたソース電極１１１と、ドレイン領域１
１５の上に設けられたドレイン電極１１０とを備えてい
る。なお、ドレイン電極１１０及びソース電極１１１は
共にＡｕＧｅ／Ｎｉ等からなっており、ドレイン領域１
１５とソース領域１１４とそれぞれオーミック接触して
いる。
【００４３】また、本実施形態の通信機器用半導体装置
においては、駆動時にチャネル層１０３のうちスペーサ
層１０５との界面付近にキャリアが蓄積し、二次元電子
ガス１０９を生じる。このとき、電流はドレイン電極１
１０から順にドレイン領域１１５，二次元電子ガス１０
９，ソース領域１１４，ソース電極１１１の経路を流れ
る。
においては、駆動時にチャネル層１０３のうちスペーサ
層１０５との界面付近にキャリアが蓄積し、二次元電子
ガス１０９を生じる。このとき、電流はドレイン電極１
１０から順にドレイン領域１１５，二次元電子ガス１０
９，ソース領域１１４，ソース電極１１１の経路を流れ
る。
【００４４】本実施形態の通信機器用半導体装置が従来
と異なる点は、チャネル層１０３が、その内部に厚さ１
ｎｍ以上１０ｎｍ以下のＩｎＧａＡｌＡｓからなるチャ
ネル内挿入層１０４を有していることである。そして、
駆動時には、チャネル層１０３のうちチャネル内挿入層
１０４の上方に二次元電子ガス１０９が生じる。ここ
で、チャネル内挿入層１０４を含むチャネル層１０３の
厚さは約１５ｎｍであって、チャネル内挿入層１０４と
スペーサ層１０５との距離ｄ１は、例えば２ｎｍ以上１
４ｎｍ以下である。また、バッファ層１０２，チャネル
内挿入層１０４及びチャネル層１０３，スペーサ層１０
５，バリア層１０７及びコンタクト層１０８はそれぞれ
分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法や化学気相成長（ＣＶ
Ｄ）法などにより堆積された層であり、ＩｎＰ基板１０
１に格子整合している。
と異なる点は、チャネル層１０３が、その内部に厚さ１
ｎｍ以上１０ｎｍ以下のＩｎＧａＡｌＡｓからなるチャ
ネル内挿入層１０４を有していることである。そして、
駆動時には、チャネル層１０３のうちチャネル内挿入層
１０４の上方に二次元電子ガス１０９が生じる。ここ
で、チャネル内挿入層１０４を含むチャネル層１０３の
厚さは約１５ｎｍであって、チャネル内挿入層１０４と
スペーサ層１０５との距離ｄ１は、例えば２ｎｍ以上１
４ｎｍ以下である。また、バッファ層１０２，チャネル
内挿入層１０４及びチャネル層１０３，スペーサ層１０
５，バリア層１０７及びコンタクト層１０８はそれぞれ
分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法や化学気相成長（ＣＶ
Ｄ）法などにより堆積された層であり、ＩｎＰ基板１０
１に格子整合している。
【００４５】次に、本実施形態の通信機器用半導体装置
において、チャネル内挿入層１０４を設けたことによる
効果について、図を用いて説明する。
において、チャネル内挿入層１０４を設けたことによる
効果について、図を用いて説明する。
【００４６】図２（ａ），（ｂ）は、それぞれ図１５の
IIa−IIa線断面における従来のＨＦＥＴのエネルギーバ
ンド図、及び図１のIIb−IIb線断面における本実施形態
の通信機器用半導体装置のエネルギーバンド図である。
図を簡略化するために、ここではバリア層からチャネル
層までの伝導帯のみのエネルギーバンドを示している。
IIa−IIa線断面における従来のＨＦＥＴのエネルギーバ
ンド図、及び図１のIIb−IIb線断面における本実施形態
の通信機器用半導体装置のエネルギーバンド図である。
図を簡略化するために、ここではバリア層からチャネル
層までの伝導帯のみのエネルギーバンドを示している。
【００４７】図２（ａ），（ｂ）に示すように、本実施
形態の通信機器用半導体装置においては、従来のＨＦＥ
Ｔと同様に、スペーサ層１０５の伝導帯端のポテンシャ
ルはチャネル層１０３の伝導帯のポテンシャルよりも高
くなっており、スペーサ層１０５とチャネル層１０３の
伝導帯側にはエネルギー障壁（バンド不連続）が存在す
る。本実施形態の通信機器用半導体装置の場合、このバ
ンド不連続量は、従来のＨＦＥＴとほぼ同じ０．５５ｅ
Ｖである。
形態の通信機器用半導体装置においては、従来のＨＦＥ
Ｔと同様に、スペーサ層１０５の伝導帯端のポテンシャ
ルはチャネル層１０３の伝導帯のポテンシャルよりも高
くなっており、スペーサ層１０５とチャネル層１０３の
伝導帯側にはエネルギー障壁（バンド不連続）が存在す
る。本実施形態の通信機器用半導体装置の場合、このバ
ンド不連続量は、従来のＨＦＥＴとほぼ同じ０．５５ｅ
Ｖである。
【００４８】また、本実施形態の通信機器用半導体装置
においては、チャネル内挿入層１０４の組成がＩｎＧａ
ＡｌＡｓであるために、チャネル層１０３を構成するＩ
ｎＧａＡｓよりも伝導帯端のポテンシャルが高くなって
おり、チャネル層１０３とチャネル内挿入層１０４との
間にも伝導帯側に約０．０３ｅＶ以上のバンド不連続が
存在する。このため、チャネル層１０３のうち、スペー
サ層１０５とチャネル内挿入層１０４との間の厚さｄ１
の狭い領域にキャリアが閉じこめられることになり、キ
ャリアの移動度を従来よりも向上させることができるよ
うになる。これに加えて、本実施形態の通信機器用半導
体装置においては、キャリアが蓄積する層の厚みを薄く
しているため、チャネル層１０３のうちスペーサ層１０
５−チャネル内挿入層１０４間に形成される下位の量子
準位Ｅ１’（基底レベルの量子準位）と上位の量子準位
Ｅ２’との差が従来のＨＦＥＴにおける下位の量子準位
Ｅ１と上位の量子準位Ｅ２との差よりも大きくなってい
る。そのため、キャリアが上位の量子準位Ｅ２’に遷移
する確率が従来のＨＦＥＴよりも低くすることができ、
キャリアを従来よりも強く量子準位Ｅ１’に閉じこめる
ことができる。また、チャネル内挿入層１０４の伝導帯
端のポテンシャルを上位の量子準位Ｅ２’よりも高く設
計することにより、キャリアを確実にチャネル層１０３
のうちスペーサ層１０５−チャネル内挿入層１０４間に
閉じこめることができる。これらにより、ソース−ドレ
イン間電圧が高くなっている状態でのＦＥＴ動作におい
てもスペーサ層１０５−チャネル内挿入層１０４間のチ
ャネル層１０３に生じる二次元電子ガス１０９の濃度及
び移動度を高めることができる。また、チャネル層１０
３のバンドギャップ幅を変えることなく衝突イオン化を
抑制することができる。ここで、下位の量子準位Ｅ１’
は、チャネル層における基底レベルの量子準位であり、
上位の量子準位Ｅ２’は、基底レベルの直上レベルの量
子準位である。なお、本実施形態におけるチャネル内挿
入層１０４のバンドギャップ幅は０．８ｅＶ以上であ
る。
においては、チャネル内挿入層１０４の組成がＩｎＧａ
ＡｌＡｓであるために、チャネル層１０３を構成するＩ
ｎＧａＡｓよりも伝導帯端のポテンシャルが高くなって
おり、チャネル層１０３とチャネル内挿入層１０４との
間にも伝導帯側に約０．０３ｅＶ以上のバンド不連続が
存在する。このため、チャネル層１０３のうち、スペー
サ層１０５とチャネル内挿入層１０４との間の厚さｄ１
の狭い領域にキャリアが閉じこめられることになり、キ
ャリアの移動度を従来よりも向上させることができるよ
うになる。これに加えて、本実施形態の通信機器用半導
体装置においては、キャリアが蓄積する層の厚みを薄く
しているため、チャネル層１０３のうちスペーサ層１０
５−チャネル内挿入層１０４間に形成される下位の量子
準位Ｅ１’（基底レベルの量子準位）と上位の量子準位
Ｅ２’との差が従来のＨＦＥＴにおける下位の量子準位
Ｅ１と上位の量子準位Ｅ２との差よりも大きくなってい
る。そのため、キャリアが上位の量子準位Ｅ２’に遷移
する確率が従来のＨＦＥＴよりも低くすることができ、
キャリアを従来よりも強く量子準位Ｅ１’に閉じこめる
ことができる。また、チャネル内挿入層１０４の伝導帯
端のポテンシャルを上位の量子準位Ｅ２’よりも高く設
計することにより、キャリアを確実にチャネル層１０３
のうちスペーサ層１０５−チャネル内挿入層１０４間に
閉じこめることができる。これらにより、ソース−ドレ
イン間電圧が高くなっている状態でのＦＥＴ動作におい
てもスペーサ層１０５−チャネル内挿入層１０４間のチ
ャネル層１０３に生じる二次元電子ガス１０９の濃度及
び移動度を高めることができる。また、チャネル層１０
３のバンドギャップ幅を変えることなく衝突イオン化を
抑制することができる。ここで、下位の量子準位Ｅ１’
は、チャネル層における基底レベルの量子準位であり、
上位の量子準位Ｅ２’は、基底レベルの直上レベルの量
子準位である。なお、本実施形態におけるチャネル内挿
入層１０４のバンドギャップ幅は０．８ｅＶ以上であ
る。
【００４９】ここで、チャネル内挿入層１０４とスペー
サ層１０５との距離ｄ１を調節することによって、下位
の量子準位Ｅ１’及び上位の量子準位Ｅ２’の高さを調
節することができる。特に、チャネル内挿入層１０４の
伝導帯端がＥ１’に重ならないよう低くなっていること
を前提とすると、チャネル内挿入層１０４とスペーサ層
１０５との距離ｄ１が小さくなるほど上位の量子準位Ｅ
２’は高くなる。この際の下位の量子準位は距離ｄ１の
変動により大きく変動しないので、下位の量子準位Ｅ
１’と上位の量子準位Ｅ２’との差を大きくすることが
できる。このときの上位の量子準位Ｅ２’と下位の量子
準位Ｅ１’との間隔は、チャネル内挿入層１０４を設け
ない場合のチャネル層１０３における上位と下位の量子
準位の間隔よりも広くなっている。
サ層１０５との距離ｄ１を調節することによって、下位
の量子準位Ｅ１’及び上位の量子準位Ｅ２’の高さを調
節することができる。特に、チャネル内挿入層１０４の
伝導帯端がＥ１’に重ならないよう低くなっていること
を前提とすると、チャネル内挿入層１０４とスペーサ層
１０５との距離ｄ１が小さくなるほど上位の量子準位Ｅ
２’は高くなる。この際の下位の量子準位は距離ｄ１の
変動により大きく変動しないので、下位の量子準位Ｅ
１’と上位の量子準位Ｅ２’との差を大きくすることが
できる。このときの上位の量子準位Ｅ２’と下位の量子
準位Ｅ１’との間隔は、チャネル内挿入層１０４を設け
ない場合のチャネル層１０３における上位と下位の量子
準位の間隔よりも広くなっている。
【００５０】また、上位の量子準位Ｅ２’がチャネル層
１０３の伝導帯端ポテンシャルよりも高く、チャネル内
挿入層１０４のうち少なくとも一部の伝導帯端よりも低
くなるようにチャネル内挿入層１０４を設けることによ
り、量子準位Ｅ２’をより大きく変動させることができ
る。
１０３の伝導帯端ポテンシャルよりも高く、チャネル内
挿入層１０４のうち少なくとも一部の伝導帯端よりも低
くなるようにチャネル内挿入層１０４を設けることによ
り、量子準位Ｅ２’をより大きく変動させることができ
る。
【００５１】ただし、チャネル内挿入層１０４とスペー
サ層１０５との距離ｄ１は、あまりに小さすぎると下位
の量子準位Ｅ１’が発現できなくなるので、下位の量子
準位Ｅ１’が発現でき、且つ上位の量子準位Ｅ２’がチ
ャネル内挿入層１０４の伝導帯端よりも低くなるような
値であればよい。すなわち、ｄ１は２ｎｍ以上１４ｎｍ
以下であることが好ましい。
サ層１０５との距離ｄ１は、あまりに小さすぎると下位
の量子準位Ｅ１’が発現できなくなるので、下位の量子
準位Ｅ１’が発現でき、且つ上位の量子準位Ｅ２’がチ
ャネル内挿入層１０４の伝導帯端よりも低くなるような
値であればよい。すなわち、ｄ１は２ｎｍ以上１４ｎｍ
以下であることが好ましい。
【００５２】また、チャネル内挿入層の厚さｄ２は任意
でよいが、本実施形態の場合には５ｎｍ程度が適してい
る。
でよいが、本実施形態の場合には５ｎｍ程度が適してい
る。
【００５３】以上のように、本実施形態の通信機器用半
導体装置によれば、チャネル内挿入層１０４を設けるこ
とで、駆動時にキャリアの遷移及び衝突イオン化を抑制
し、二次元電子ガスの移動度を向上させることができる
ので、ＩｎＰ基板を用いた半導体装置本来の優れた高周
波特性を引き出すことができる。これに加えて、本実施
形態の通信機器用半導体装置は、従来のＨＦＥＴよりも
耐圧が大きく、且つ特性が安定している。そのため、本
実施形態の通信機器用半導体装置は、高周波を用いた通
信システムに好ましく用いられる。
導体装置によれば、チャネル内挿入層１０４を設けるこ
とで、駆動時にキャリアの遷移及び衝突イオン化を抑制
し、二次元電子ガスの移動度を向上させることができる
ので、ＩｎＰ基板を用いた半導体装置本来の優れた高周
波特性を引き出すことができる。これに加えて、本実施
形態の通信機器用半導体装置は、従来のＨＦＥＴよりも
耐圧が大きく、且つ特性が安定している。そのため、本
実施形態の通信機器用半導体装置は、高周波を用いた通
信システムに好ましく用いられる。
【００５４】また、本実施形態の通信機器用半導体装置
において、ＩｎＰ基板１０１上の各層はＣＶＤ法やＭＢ
Ｅ法により形成される。すなわち、Ｉｎの原料としてト
リメチルインジウムまたはＩｎメタルを、Ａｌ原料とし
てトリメチルアルミまたはＡｌメタルを、Ｇａ原料とし
てトリメチルガリウムまたはＧａメタルを、Ａｓ原料と
してＡｓＨ3またはＡｓメタルを、Ｐ原料としてＰＨ3ま
たはＰメタルをそれぞれ用いて各層を成長させる。この
ように、従来のＨＦＥＴとほぼ同様の公知技術により容
易に製造できることも利点の１つである。
において、ＩｎＰ基板１０１上の各層はＣＶＤ法やＭＢ
Ｅ法により形成される。すなわち、Ｉｎの原料としてト
リメチルインジウムまたはＩｎメタルを、Ａｌ原料とし
てトリメチルアルミまたはＡｌメタルを、Ｇａ原料とし
てトリメチルガリウムまたはＧａメタルを、Ａｓ原料と
してＡｓＨ3またはＡｓメタルを、Ｐ原料としてＰＨ3ま
たはＰメタルをそれぞれ用いて各層を成長させる。この
ように、従来のＨＦＥＴとほぼ同様の公知技術により容
易に製造できることも利点の１つである。
【００５５】なお、本実施形態の通信機器用半導体装置
においては、チャネル層１０３内にチャネル内挿入層１
０４が埋め込まれていたが、チャネル層１０３の下部全
体をチャネル内挿入層１０４としても、以上で説明した
効果が得られる。
においては、チャネル層１０３内にチャネル内挿入層１
０４が埋め込まれていたが、チャネル層１０３の下部全
体をチャネル内挿入層１０４としても、以上で説明した
効果が得られる。
【００５６】なお、本実施形態においては、バッファ層
１０２，チャネル層１０３及びチャネル内挿入層１０４
がＩｎＰ基板１０１に格子整合する例を説明したが、必
ずしも格子整合していなくてもよい。この場合にも、衝
突イオン化を抑制するためには、チャネル層内挿入層１
０４のバンドギャップ幅は０．７７ｅＶ以上とし、下位
の量子準位Ｅ１’と上位の量子準位Ｅ２’との間隔を広
げるようにすればよい。ＩｎＰ基板に格子整合する場合
の方が信頼性は高くなるが、格子整合させずにチャネル
層１０３に歪みを加える方がキャリアの移動度を大きく
できる場合がある。
１０２，チャネル層１０３及びチャネル内挿入層１０４
がＩｎＰ基板１０１に格子整合する例を説明したが、必
ずしも格子整合していなくてもよい。この場合にも、衝
突イオン化を抑制するためには、チャネル層内挿入層１
０４のバンドギャップ幅は０．７７ｅＶ以上とし、下位
の量子準位Ｅ１’と上位の量子準位Ｅ２’との間隔を広
げるようにすればよい。ＩｎＰ基板に格子整合する場合
の方が信頼性は高くなるが、格子整合させずにチャネル
層１０３に歪みを加える方がキャリアの移動度を大きく
できる場合がある。
【００５７】また、本実施形態の通信機器用半導体装置
においては、チャネル層１０３にキャリアを供給するた
めの層として原子層ドーピング面からなる不純物添加層
１０６を設けたが、これに代えて、厚さ２ｎｍ程度のア
ンドープＩｎＡｌＡｓ層と高濃度でＳｉなどのｎ型不純
物を含む厚さ２ｎｍ程度のｎ型ＩｎＡｌＡｓ層とを交互
に繰り返し積層することにより形成されたＩｎＡｌＡｓ
積層部を設けても効果に変わりはない。
においては、チャネル層１０３にキャリアを供給するた
めの層として原子層ドーピング面からなる不純物添加層
１０６を設けたが、これに代えて、厚さ２ｎｍ程度のア
ンドープＩｎＡｌＡｓ層と高濃度でＳｉなどのｎ型不純
物を含む厚さ２ｎｍ程度のｎ型ＩｎＡｌＡｓ層とを交互
に繰り返し積層することにより形成されたＩｎＡｌＡｓ
積層部を設けても効果に変わりはない。
【００５８】なお、チャネル内挿入層１０４がＩｎＰ基
板１０１に格子整合する場合には、ＩｎＧａＡｌＡｓの
組成中、Ｉｎの組成が０．５以上０．５５以下であるの
が好ましい。
板１０１に格子整合する場合には、ＩｎＧａＡｌＡｓの
組成中、Ｉｎの組成が０．５以上０．５５以下であるの
が好ましい。
【００５９】また、チャネル内挿入層１０４は、伝導帯
端のポテンシャルが上位の量子準位Ｅ２’以上であれ
ば、Ｉｎ，Ｇａ，Ａｌ等のIII族元素とＮ，Ａｓ，Ｐ，
Ｓｂ等のＶ族元素との任意の組み合わせによる化合物か
ら構成されていてもよい。特に、チャネル内挿入層１０
４は、ＩｎＰ，ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓＰ，ＩｎＧ
ａＡｓＰＮ，ＩｎＧａＡｌＡｓ及びＡｌＧａＡｓＳｂの
うちから選ばれたいずれか１つの材料から構成されるこ
とが好ましい。チャネル内挿入層１０４の伝導帯ポテン
シャルを変えることによっても下位の量子準位Ｅ１’と
上位の量子準位Ｅ２’との間隔を調節することができ
る。
端のポテンシャルが上位の量子準位Ｅ２’以上であれ
ば、Ｉｎ，Ｇａ，Ａｌ等のIII族元素とＮ，Ａｓ，Ｐ，
Ｓｂ等のＶ族元素との任意の組み合わせによる化合物か
ら構成されていてもよい。特に、チャネル内挿入層１０
４は、ＩｎＰ，ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓＰ，ＩｎＧ
ａＡｓＰＮ，ＩｎＧａＡｌＡｓ及びＡｌＧａＡｓＳｂの
うちから選ばれたいずれか１つの材料から構成されるこ
とが好ましい。チャネル内挿入層１０４の伝導帯ポテン
シャルを変えることによっても下位の量子準位Ｅ１’と
上位の量子準位Ｅ２’との間隔を調節することができ
る。
【００６０】なお、本実施形態においては、動作時にゲ
ートバイアスを印加する通信機器用半導体装置について
説明したが、ゲートバイアスを印加しない状態において
も、チャネル層内にチャネル内挿入層を設けることによ
り、チャネル層における上位の量子準位Ｅ２’の高さを
主に調節することができ、下位の量子準位Ｅ１’と上位
の量子準位Ｅ２’との間隔を調節することができる。ま
た、このような量子井戸構造は、例えば半導体レーザー
などにも応用することが可能である。
ートバイアスを印加する通信機器用半導体装置について
説明したが、ゲートバイアスを印加しない状態において
も、チャネル層内にチャネル内挿入層を設けることによ
り、チャネル層における上位の量子準位Ｅ２’の高さを
主に調節することができ、下位の量子準位Ｅ１’と上位
の量子準位Ｅ２’との間隔を調節することができる。ま
た、このような量子井戸構造は、例えば半導体レーザー
などにも応用することが可能である。
【００６１】（第２の実施形態）本発明の第２の実施形
態として、下位の量子準位Ｅ１’と上位の量子準位Ｅ
２’とを第１の実施形態とは異なる構成で制御する通信
機器用半導体装置について以下説明する。
態として、下位の量子準位Ｅ１’と上位の量子準位Ｅ
２’とを第１の実施形態とは異なる構成で制御する通信
機器用半導体装置について以下説明する。
【００６２】図３は、本発明の第２の実施形態に係る通
信機器用半導体装置を示す断面図である。同図に示すよ
うに、本実施形態の通信機器用半導体装置は、ＩｎＰ基
板１５１と、ＩｎＰ基板１５１上に設けられたアンドー
プのＩｎＡｌＡｓからなる厚さ２００ｎｍのバッファ層
１５２と、バッファ層１５２上に設けられ、アンドープ
のＩｎＧａＡｓからなる厚さ１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下
の第２チャネル層１５３と、第２チャネル層１５３の上
に設けられ、アンドープのＩｎＧａＡｓＮからなる厚さ
７．５ｎｍの第１チャネル層１５４と、第１チャネル層
１５４の上に設けられたアンドープのＩｎＡｌＡｓから
なる厚さ２ｎｍのスペーサ層１５５と、スペーサ層１５
５の上に例えば共蒸着により設けられた面密度５×１０
12ｃｍ-2のＳｉを含む原子層ドーピング面からなる不純
物添加層１５６と、不純物添加層１５６の上に設けられ
たアンドープのＩｎＡｌＡｓからなる厚さ１５ｎｍのバ
リア層１５７と、バリア層１５７の上に設けられたゲー
ト電極１６２と、ゲート電極１６２の両側方に設けられ
た１×１０19ｃｍ-3のＳｉを含むｎ型ＩｎＧａＡｓから
なるコンタクト層１５８と、第１チャネル層１５４，ス
ペーサ層１５５，不純物添加層１５６，バリア層１５７
及びコンタクト層１５８の一部にＳｉをイオン注入する
ことにより設けられたソース領域１６４及びドレイン領
域１６５と、ソース領域１６４上に設けられたソース電
極１６１と、ドレイン領域１６５の上に設けられたドレ
イン電極１６０とを備えている。そして、ドレイン電極
１６０及びソース電極１６１は共にＡｕＧｅ／Ｎｉ等か
らなっており、ドレイン領域１６５及びソース領域１６
４とそれぞれオーミック接触している。
信機器用半導体装置を示す断面図である。同図に示すよ
うに、本実施形態の通信機器用半導体装置は、ＩｎＰ基
板１５１と、ＩｎＰ基板１５１上に設けられたアンドー
プのＩｎＡｌＡｓからなる厚さ２００ｎｍのバッファ層
１５２と、バッファ層１５２上に設けられ、アンドープ
のＩｎＧａＡｓからなる厚さ１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下
の第２チャネル層１５３と、第２チャネル層１５３の上
に設けられ、アンドープのＩｎＧａＡｓＮからなる厚さ
７．５ｎｍの第１チャネル層１５４と、第１チャネル層
１５４の上に設けられたアンドープのＩｎＡｌＡｓから
なる厚さ２ｎｍのスペーサ層１５５と、スペーサ層１５
５の上に例えば共蒸着により設けられた面密度５×１０
12ｃｍ-2のＳｉを含む原子層ドーピング面からなる不純
物添加層１５６と、不純物添加層１５６の上に設けられ
たアンドープのＩｎＡｌＡｓからなる厚さ１５ｎｍのバ
リア層１５７と、バリア層１５７の上に設けられたゲー
ト電極１６２と、ゲート電極１６２の両側方に設けられ
た１×１０19ｃｍ-3のＳｉを含むｎ型ＩｎＧａＡｓから
なるコンタクト層１５８と、第１チャネル層１５４，ス
ペーサ層１５５，不純物添加層１５６，バリア層１５７
及びコンタクト層１５８の一部にＳｉをイオン注入する
ことにより設けられたソース領域１６４及びドレイン領
域１６５と、ソース領域１６４上に設けられたソース電
極１６１と、ドレイン領域１６５の上に設けられたドレ
イン電極１６０とを備えている。そして、ドレイン電極
１６０及びソース電極１６１は共にＡｕＧｅ／Ｎｉ等か
らなっており、ドレイン領域１６５及びソース領域１６
４とそれぞれオーミック接触している。
【００６３】また、本実施形態の通信機器用半導体装置
においては、駆動時に主に第１チャネル層１５４のうち
スペーサ層１５５との界面付近にキャリアが蓄積し、二
次元電子ガス１５９を生じる。このとき、電流はドレイ
ン電極１６０から順にドレイン領域１６５，二次元電子
ガス１５９，ソース領域１６４，ソース電極１６１の経
路を流れる。
においては、駆動時に主に第１チャネル層１５４のうち
スペーサ層１５５との界面付近にキャリアが蓄積し、二
次元電子ガス１５９を生じる。このとき、電流はドレイ
ン電極１６０から順にドレイン領域１６５，二次元電子
ガス１５９，ソース領域１６４，ソース電極１６１の経
路を流れる。
【００６４】また、バッファ層１５２，第２チャネル層
１５３及び第１チャネル層１５４，スペーサ層１５５，
バリア層１５７及びコンタクト層１５８はそれぞれ分子
線エピタキシー（ＭＢＥ）法や化学気相成長（ＣＶＤ）
法などにより堆積された層であり、ＩｎＰ基板１５１に
格子整合している。
１５３及び第１チャネル層１５４，スペーサ層１５５，
バリア層１５７及びコンタクト層１５８はそれぞれ分子
線エピタキシー（ＭＢＥ）法や化学気相成長（ＣＶＤ）
法などにより堆積された層であり、ＩｎＰ基板１５１に
格子整合している。
【００６５】本実施形態の通信機器用半導体装置が従来
のＨＦＥＴと異なる点は、従来のチャネル層に相当する
ＩｎＧａＡｓからなる第２チャネル層１５３とスペーサ
層１５５との間にＩｎＧａＡｓＮからなる第１チャネル
層１５４が挿入されていることである。この第１チャネ
ル層１５４を設けたことによる効果を図を用いて以下で
説明する。
のＨＦＥＴと異なる点は、従来のチャネル層に相当する
ＩｎＧａＡｓからなる第２チャネル層１５３とスペーサ
層１５５との間にＩｎＧａＡｓＮからなる第１チャネル
層１５４が挿入されていることである。この第１チャネ
ル層１５４を設けたことによる効果を図を用いて以下で
説明する。
【００６６】図４（ａ），（ｂ）は、それぞれ図１５の
IIa−IIa線断面における従来のＨＦＥＴのエネルギーバ
ンド図（図２（ａ）と同じ図）、及び図３のIVb−IVb線
断面における本実施形態の通信機器用半導体装置のエネ
ルギーバンド図である。
IIa−IIa線断面における従来のＨＦＥＴのエネルギーバ
ンド図（図２（ａ）と同じ図）、及び図３のIVb−IVb線
断面における本実施形態の通信機器用半導体装置のエネ
ルギーバンド図である。
【００６７】図４（ａ），（ｂ）に示すように、本実施
形態の通信機器用半導体装置においては、スペーサ層１
５５の伝導帯端のポテンシャルは第１チャネル層１５４
の伝導帯のポテンシャルよりも高くなっており、スペー
サ層１５５と第１チャネル層１５４の伝導帯側にはエネ
ルギー障壁が存在する。また、第１チャネル層１５４を
構成するＩｎＧａＡｓＮは、ＩｎＧａＡｓよりも伝導帯
端のポテンシャルが低いため、第１チャネル層１５４と
第２チャネル層１５３との間にもエネルギー障壁が存在
し、伝導帯端のエネルギーバンドは第１チャネル層１５
４の部分が下向きにへこんだ形になっている。このた
め、第１チャネル層１５４内にキャリア電子が蓄積し、
装置の駆動時には二次元電子ガス１５９が生じる。
形態の通信機器用半導体装置においては、スペーサ層１
５５の伝導帯端のポテンシャルは第１チャネル層１５４
の伝導帯のポテンシャルよりも高くなっており、スペー
サ層１５５と第１チャネル層１５４の伝導帯側にはエネ
ルギー障壁が存在する。また、第１チャネル層１５４を
構成するＩｎＧａＡｓＮは、ＩｎＧａＡｓよりも伝導帯
端のポテンシャルが低いため、第１チャネル層１５４と
第２チャネル層１５３との間にもエネルギー障壁が存在
し、伝導帯端のエネルギーバンドは第１チャネル層１５
４の部分が下向きにへこんだ形になっている。このた
め、第１チャネル層１５４内にキャリア電子が蓄積し、
装置の駆動時には二次元電子ガス１５９が生じる。
【００６８】また、本実施形態の通信機器用半導体装置
においては、第１の実施形態と同様、従来のＨＦＥＴの
チャネル層に比べて薄い第１チャネル層１５４内にキャ
リアを閉じこめているため、二次元電子ガス１５９の移
動度と濃度とを従来よりも向上させることができる。加
えて、第１チャネル層１５４の厚みｄ３を厚くすること
で、第１チャネル層１５４を設けない場合と比べ主とし
て第１チャネル層１５４における下位の量子準位Ｅ１’
が低くなっている。そのため、第１チャネル層１５４に
おける下位の量子準位Ｅ１’と上位の量子準位Ｅ２’と
の間隔を従来のＨＦＥＴよりも広げることができるの
で、下位の量子準位Ｅ１’の状態にあるキャリアの存在
確率を大きくすることができる。この結果、量子準位Ｅ
１’の状態にある電子が上位の量子準位Ｅ２’の状態に
遷移しにくくなって二次元電子ガス１５９の移動度が向
上する。加えて、衝突イオン化が抑制され、耐圧性と動
作の安定性も向上する。このように、本実施形態の通信
機器用半導体装置は、ＩｎＰ基板を用いた半導体装置本
来の優れた高周波特性を安定して発揮することができる
ので、高周波を用いる通信システム機器に好ましく用い
られる。
においては、第１の実施形態と同様、従来のＨＦＥＴの
チャネル層に比べて薄い第１チャネル層１５４内にキャ
リアを閉じこめているため、二次元電子ガス１５９の移
動度と濃度とを従来よりも向上させることができる。加
えて、第１チャネル層１５４の厚みｄ３を厚くすること
で、第１チャネル層１５４を設けない場合と比べ主とし
て第１チャネル層１５４における下位の量子準位Ｅ１’
が低くなっている。そのため、第１チャネル層１５４に
おける下位の量子準位Ｅ１’と上位の量子準位Ｅ２’と
の間隔を従来のＨＦＥＴよりも広げることができるの
で、下位の量子準位Ｅ１’の状態にあるキャリアの存在
確率を大きくすることができる。この結果、量子準位Ｅ
１’の状態にある電子が上位の量子準位Ｅ２’の状態に
遷移しにくくなって二次元電子ガス１５９の移動度が向
上する。加えて、衝突イオン化が抑制され、耐圧性と動
作の安定性も向上する。このように、本実施形態の通信
機器用半導体装置は、ＩｎＰ基板を用いた半導体装置本
来の優れた高周波特性を安定して発揮することができる
ので、高周波を用いる通信システム機器に好ましく用い
られる。
【００６９】ここで、第１チャネル層１５４の厚みｄ３
（本実施形態では７．５ｎｍ以下）は、バイアス印加時
に下位の量子準位Ｅ１’が第１チャネル層１５４内に取
り込まれている厚さであれば任意でよい。こうすること
で、第１チャネル層１５４の厚みｄ３を調節することに
よって下位の量子準位Ｅ１’を調節することが可能にな
る。
（本実施形態では７．５ｎｍ以下）は、バイアス印加時
に下位の量子準位Ｅ１’が第１チャネル層１５４内に取
り込まれている厚さであれば任意でよい。こうすること
で、第１チャネル層１５４の厚みｄ３を調節することに
よって下位の量子準位Ｅ１’を調節することが可能にな
る。
【００７０】また、第１チャネル層１５４の厚みｄ３
は、第１チャネル層１５４における上位の量子準位Ｅ
２’が第１チャネル層１５４の伝導帯端を越えて第２チ
ャネル層１５３の伝導帯端にかかるか、または、スペー
サ層１５５と第２チャネル層１５３とで構成される量子
井戸内にとりこまれるような値に調節すればよい。この
際には、第１チャネル層１５４の厚みｄ３を変化させた
ときの、上位の量子準位Ｅ２’の変動を下位の量子準位
Ｅ１’の変動よりも小さくすることができる。本実施形
態においては、第１チャネル層１５４の厚みｄ３を厚く
しているので、第１チャネル層１５４を設けない場合に
比べて下位の量子準位Ｅ１’を選択的に低くすることが
でき、下位の量子準位Ｅ１’と上位の量子準位Ｅ２’と
の間隔を広げることが可能になっている。そのため、上
位の量子準位Ｅ２’と下位の量子準位Ｅ１’との間隔
は、少なくともＩｎＧａＡｓ単独における上位と下位の
量子準位の間隔よりも広くなっている。
は、第１チャネル層１５４における上位の量子準位Ｅ
２’が第１チャネル層１５４の伝導帯端を越えて第２チ
ャネル層１５３の伝導帯端にかかるか、または、スペー
サ層１５５と第２チャネル層１５３とで構成される量子
井戸内にとりこまれるような値に調節すればよい。この
際には、第１チャネル層１５４の厚みｄ３を変化させた
ときの、上位の量子準位Ｅ２’の変動を下位の量子準位
Ｅ１’の変動よりも小さくすることができる。本実施形
態においては、第１チャネル層１５４の厚みｄ３を厚く
しているので、第１チャネル層１５４を設けない場合に
比べて下位の量子準位Ｅ１’を選択的に低くすることが
でき、下位の量子準位Ｅ１’と上位の量子準位Ｅ２’と
の間隔を広げることが可能になっている。そのため、上
位の量子準位Ｅ２’と下位の量子準位Ｅ１’との間隔
は、少なくともＩｎＧａＡｓ単独における上位と下位の
量子準位の間隔よりも広くなっている。
【００７１】また、第１チャネル層１５４を構成するＩ
ｎＧａＡｓＮの組成は、バンドギャップ幅が０．７７ｅ
Ｖ以下になるようにする。このとき、伝導帯における第
１チャネル層１５４とスペーサ層１５５との間のバンド
不連続量は、０．５５ｅＶ以上になっている。
ｎＧａＡｓＮの組成は、バンドギャップ幅が０．７７ｅ
Ｖ以下になるようにする。このとき、伝導帯における第
１チャネル層１５４とスペーサ層１５５との間のバンド
不連続量は、０．５５ｅＶ以上になっている。
【００７２】なお、本実施形態においては、バッファ層
１５２，第１チャネル層１５４及び第２チャネル層１５
３がＩｎＰ基板１５１に格子整合する例を説明したが、
必ずしも格子整合していなくてもよい。
１５２，第１チャネル層１５４及び第２チャネル層１５
３がＩｎＰ基板１５１に格子整合する例を説明したが、
必ずしも格子整合していなくてもよい。
【００７３】また、第１チャネル層１５４は、ＩｎＧａ
ＡｓＮに代えて、Ｉｎ，Ｇａ，Ａｌ等のIII族元素と
Ｎ，Ａｓ，Ｐ，Ｓｂ等のV族元素との組み合わせで構成
される化合物からなっていてもよい。特に、第１チャネ
ル層１５４は、ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓＮ及びＩｎ
ＧａＡｓＰＮのうちから選ばれたいずれか１つの材料か
ら構成されることが好ましい。第１チャネル層１５４を
先に挙げた化合物と異なる材料から構成することによっ
ても第１チャネル層１５４と第２チャネル層１５３との
間の伝導帯側のバンド不連続量を変えることができるの
で、下位の量子準位Ｅ１’と上位の量子準位Ｅ２’の間
隔を調節することができる。
ＡｓＮに代えて、Ｉｎ，Ｇａ，Ａｌ等のIII族元素と
Ｎ，Ａｓ，Ｐ，Ｓｂ等のV族元素との組み合わせで構成
される化合物からなっていてもよい。特に、第１チャネ
ル層１５４は、ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓＮ及びＩｎ
ＧａＡｓＰＮのうちから選ばれたいずれか１つの材料か
ら構成されることが好ましい。第１チャネル層１５４を
先に挙げた化合物と異なる材料から構成することによっ
ても第１チャネル層１５４と第２チャネル層１５３との
間の伝導帯側のバンド不連続量を変えることができるの
で、下位の量子準位Ｅ１’と上位の量子準位Ｅ２’の間
隔を調節することができる。
【００７４】なお、本実施形態においては、動作時にゲ
ートバイアスを印加する通信機器用半導体装置について
説明したが、ゲートバイアスを印加しない状態において
も、第２チャネル層１５３よりも伝導帯のポテンシャル
が低い第１チャネル層１５４を設けることにより、第１
チャネル層１５４における下位の量子準位Ｅ１’の高さ
を選択的に調節することができ、下位の量子準位Ｅ１’
と上位の量子準位Ｅ２’との間隔を調節することができ
る。また、このような量子井戸構造は、例えば半導体レ
ーザーなどにも応用することが可能である。
ートバイアスを印加する通信機器用半導体装置について
説明したが、ゲートバイアスを印加しない状態において
も、第２チャネル層１５３よりも伝導帯のポテンシャル
が低い第１チャネル層１５４を設けることにより、第１
チャネル層１５４における下位の量子準位Ｅ１’の高さ
を選択的に調節することができ、下位の量子準位Ｅ１’
と上位の量子準位Ｅ２’との間隔を調節することができ
る。また、このような量子井戸構造は、例えば半導体レ
ーザーなどにも応用することが可能である。
【００７５】また、本実施形態の通信機器用半導体装置
においても第１の実施形態と同様に、第１チャネル層１
５４にキャリアを供給するための層として不純物添加層
１５６に代えてδドープ構造を有するＩｎＡｌＡｓ積層
部を設けてよい。
においても第１の実施形態と同様に、第１チャネル層１
５４にキャリアを供給するための層として不純物添加層
１５６に代えてδドープ構造を有するＩｎＡｌＡｓ積層
部を設けてよい。
【００７６】（第３の実施形態）本発明の第３の実施形
態として、第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合
わせた通信機器用半導体装置を以下説明する。
態として、第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合
わせた通信機器用半導体装置を以下説明する。
【００７７】図５は、本発明の第３の実施形態に係る通
信機器用半導体装置を示す断面図である。同図に示すよ
うに、本実施形態の通信機器用半導体装置は、ＩｎＰ基
板２５１と、ＩｎＰ基板２５１上に設けられたアンドー
プのＩｎＡｌＡｓからなる厚さ２００ｎｍのバッファ層
２５２と、バッファ層２５２上に設けられ、アンドープ
のＩｎＧａＡｓからなる厚さ１０〜１５ｎｍの第２チャ
ネル層２５３と、第２チャネル層２５３の上に設けら
れ、アンドープのＩｎＧａＡｓＮからなる厚さ７．５ｎ
ｍ以下の第１チャネル層２５５と、第１チャネル層２５
５の上に設けられたアンドープのＩｎＡｌＡｓからなる
厚さ２ｎｍのスペーサ層２５６、スペーサ層２５６の上
に例えば共蒸着により設けられた面密度５×１０12ｃｍ
-2のＳｉを含む原子層ドーピング面からなる不純物添加
層２５７と、不純物添加層２５７の上に設けられたアン
ドープのＩｎＡｌＡｓからなる厚さ１５ｎｍのバリア層
２５８と、バリア層２５８の上に設けられたゲート電極
２６３と、ゲート電極２６３の両側方に設けられた１×
１０19ｃｍ-3のＳｉを含むｎ型ＩｎＧａＡｓからなるコ
ンタクト層２５９と、第１チャネル層２５５，スペーサ
層２５６，不純物添加層２５７，バリア層２５８及びコ
ンタクト層２５９の一部にＳｉをイオン注入することに
より設けられたソース領域２６４及びドレイン領域２６
５と、ソース領域２６４上に設けられたソース電極２６
２と、ドレイン領域２６５の上に設けられたドレイン電
極２６１とを備えている。そして、本実施形態の通信機
器用半導体装置においては、第１の実施形態と同様に、
第２チャネル層２５３の内部にアンドープのＩｎＧａＡ
ｌＡｓからなる厚さ１〜１０ｎｍのチャネル内挿入層２
５４が埋め込まれている。また、ドレイン電極２６１及
びソース電極２６２は共にＡｕＧｅ／Ｎｉ等からなって
おり、ドレイン領域２６５及びソース領域２６４とそれ
ぞれオーミック接触している。
信機器用半導体装置を示す断面図である。同図に示すよ
うに、本実施形態の通信機器用半導体装置は、ＩｎＰ基
板２５１と、ＩｎＰ基板２５１上に設けられたアンドー
プのＩｎＡｌＡｓからなる厚さ２００ｎｍのバッファ層
２５２と、バッファ層２５２上に設けられ、アンドープ
のＩｎＧａＡｓからなる厚さ１０〜１５ｎｍの第２チャ
ネル層２５３と、第２チャネル層２５３の上に設けら
れ、アンドープのＩｎＧａＡｓＮからなる厚さ７．５ｎ
ｍ以下の第１チャネル層２５５と、第１チャネル層２５
５の上に設けられたアンドープのＩｎＡｌＡｓからなる
厚さ２ｎｍのスペーサ層２５６、スペーサ層２５６の上
に例えば共蒸着により設けられた面密度５×１０12ｃｍ
-2のＳｉを含む原子層ドーピング面からなる不純物添加
層２５７と、不純物添加層２５７の上に設けられたアン
ドープのＩｎＡｌＡｓからなる厚さ１５ｎｍのバリア層
２５８と、バリア層２５８の上に設けられたゲート電極
２６３と、ゲート電極２６３の両側方に設けられた１×
１０19ｃｍ-3のＳｉを含むｎ型ＩｎＧａＡｓからなるコ
ンタクト層２５９と、第１チャネル層２５５，スペーサ
層２５６，不純物添加層２５７，バリア層２５８及びコ
ンタクト層２５９の一部にＳｉをイオン注入することに
より設けられたソース領域２６４及びドレイン領域２６
５と、ソース領域２６４上に設けられたソース電極２６
２と、ドレイン領域２６５の上に設けられたドレイン電
極２６１とを備えている。そして、本実施形態の通信機
器用半導体装置においては、第１の実施形態と同様に、
第２チャネル層２５３の内部にアンドープのＩｎＧａＡ
ｌＡｓからなる厚さ１〜１０ｎｍのチャネル内挿入層２
５４が埋め込まれている。また、ドレイン電極２６１及
びソース電極２６２は共にＡｕＧｅ／Ｎｉ等からなって
おり、ドレイン領域２６５及びソース領域２６４とそれ
ぞれオーミック接触している。
【００７８】本実施形態の通信機器用半導体装置の駆動
時には第１チャネル層２５５内に二次元電子ガス２６０
が生じる。この二次元電子ガス２６０はソース領域２６
４を介してソース電極２６２と、ドレイン領域２６５を
介してドレイン電極２６１と、それぞれ電気的に接続さ
れている。
時には第１チャネル層２５５内に二次元電子ガス２６０
が生じる。この二次元電子ガス２６０はソース領域２６
４を介してソース電極２６２と、ドレイン領域２６５を
介してドレイン電極２６１と、それぞれ電気的に接続さ
れている。
【００７９】また、ＩｎＰ基板２５１上に設けられた各
層は、第１及び第２の実施形態と同様に、それぞれＩｎ
Ｐ基板２５１に格子整合している。
層は、第１及び第２の実施形態と同様に、それぞれＩｎ
Ｐ基板２５１に格子整合している。
【００８０】以上のように、本実施形態の通信機器用半
導体装置は、第１の実施形態で説明したチャネル内挿入
層と、第２の実施形態で説明した第１及び第２のチャネ
ル層とを併せて備えたものである。以下、上記の構成の
効果について図を用いて説明する。
導体装置は、第１の実施形態で説明したチャネル内挿入
層と、第２の実施形態で説明した第１及び第２のチャネ
ル層とを併せて備えたものである。以下、上記の構成の
効果について図を用いて説明する。
【００８１】図６（ａ），（ｂ）は、それぞれ図１５の
IIa−IIa線断面における従来のＨＦＥＴのエネルギーバ
ンド図（図２（ａ），図４（ａ）と同じ図）、及び図５
のVIb−VIb線断面における本実施形態の通信機器用半導
体装置のエネルギーバンド図である。ここで、同図
（ｂ）においては、第１チャネル層２５５の膜厚はｄ１
で、第１チャネル層２５５とチャネル内挿入層２５４と
の間隔はｄ２で、チャネル内挿入層２５４の膜厚はｄ３
で、それぞれ示されている。
IIa−IIa線断面における従来のＨＦＥＴのエネルギーバ
ンド図（図２（ａ），図４（ａ）と同じ図）、及び図５
のVIb−VIb線断面における本実施形態の通信機器用半導
体装置のエネルギーバンド図である。ここで、同図
（ｂ）においては、第１チャネル層２５５の膜厚はｄ１
で、第１チャネル層２５５とチャネル内挿入層２５４と
の間隔はｄ２で、チャネル内挿入層２５４の膜厚はｄ３
で、それぞれ示されている。
【００８２】図６（ａ），（ｂ）に示すように、本実施
形態の通信機器用半導体装置においては、第１チャネル
層２５５の伝導帯端とスペーサ層２５６の伝導帯端との
間には０．５５ｅＶ以上のエネルギー障壁が存在する。
また、第１チャネル層２５５が第２チャネル層２５３よ
りも伝導帯端のポテンシャルが低いＩｎＧａＡｓＮから
構成されているため、第１チャネル層２５５と第２チャ
ネル層２５３との間にも０．２ｅＶ以上のエネルギー障
壁が存在している。この結果、第１チャネル層２５５内
ではキャリア電子が蓄積し、移動度が大きい二次元電子
ガス２６０が生じる。特に、第２の実施形態と同様に、
キャリアが膜厚の薄い第１チャネル層２５５内に閉じこ
められるので、二次元電子ガス２６０の移動度及び濃度
は従来のＨＦＥＴにおけるよりも大きくなる。加えて、
第１チャネル層２５５の厚みｄ１を厚くすることで、第
１チャネル層２５５における量子準位Ｅ１’と上位の量
子準位Ｅ２’との間隔を従来のチャネル層における量子
準位の差よりも広くすることができるので、量子準位Ｅ
１’の状態にある電子を上位の量子準位Ｅ２’に遷移し
にくくすることができる。また、第１チャネル層２５５
内での衝突イオン化も抑制されるので、本実施形態の通
信機器用半導体装置では、耐圧性と動作の安定性が向上
する。ここで、第１チャネル層２５５の厚みｄ１は、下
位の量子準位Ｅ１’が第１チャネル層２５５内に取り込
まれている厚さが好ましい。下位の量子準位Ｅ１’が少
なくとも第１チャネル層２５５と第２チャネル層との界
面における第２のチャネル層の伝導帯におけるポテンシ
ャルよりも低くなっており、第１チャネル層２５５の伝
導帯ポテンシャルが下位の量子準位Ｅ１’にかかってい
れば第１チャネル層２５５内にキャリアを閉じこめるこ
とができる。
形態の通信機器用半導体装置においては、第１チャネル
層２５５の伝導帯端とスペーサ層２５６の伝導帯端との
間には０．５５ｅＶ以上のエネルギー障壁が存在する。
また、第１チャネル層２５５が第２チャネル層２５３よ
りも伝導帯端のポテンシャルが低いＩｎＧａＡｓＮから
構成されているため、第１チャネル層２５５と第２チャ
ネル層２５３との間にも０．２ｅＶ以上のエネルギー障
壁が存在している。この結果、第１チャネル層２５５内
ではキャリア電子が蓄積し、移動度が大きい二次元電子
ガス２６０が生じる。特に、第２の実施形態と同様に、
キャリアが膜厚の薄い第１チャネル層２５５内に閉じこ
められるので、二次元電子ガス２６０の移動度及び濃度
は従来のＨＦＥＴにおけるよりも大きくなる。加えて、
第１チャネル層２５５の厚みｄ１を厚くすることで、第
１チャネル層２５５における量子準位Ｅ１’と上位の量
子準位Ｅ２’との間隔を従来のチャネル層における量子
準位の差よりも広くすることができるので、量子準位Ｅ
１’の状態にある電子を上位の量子準位Ｅ２’に遷移し
にくくすることができる。また、第１チャネル層２５５
内での衝突イオン化も抑制されるので、本実施形態の通
信機器用半導体装置では、耐圧性と動作の安定性が向上
する。ここで、第１チャネル層２５５の厚みｄ１は、下
位の量子準位Ｅ１’が第１チャネル層２５５内に取り込
まれている厚さが好ましい。下位の量子準位Ｅ１’が少
なくとも第１チャネル層２５５と第２チャネル層との界
面における第２のチャネル層の伝導帯におけるポテンシ
ャルよりも低くなっており、第１チャネル層２５５の伝
導帯ポテンシャルが下位の量子準位Ｅ１’にかかってい
れば第１チャネル層２５５内にキャリアを閉じこめるこ
とができる。
【００８３】なお、本実施形態では、第１チャネル層２
５５のバンドギャップ幅は０．７７ｅＶ以下とし、チャ
ネル内挿入層２５４のバンドギャップ幅は０．７７ｅＶ
以上である。
５５のバンドギャップ幅は０．７７ｅＶ以下とし、チャ
ネル内挿入層２５４のバンドギャップ幅は０．７７ｅＶ
以上である。
【００８４】上記の効果に加え、本実施形態の通信機器
用半導体装置は、ＩｎＧａＡｌＡｓからなるチャネル内
挿入層２５４を備えているので、第１及び第２の実施形
態と比べても下位の量子準位Ｅ１’と上位の量子準位Ｅ
２’との間隔を広くすることができる。この結果、本実
施形態の通信機器用半導体装置では、第１及び第２の実
施形態に比べて二次元電子ガス２６０の移動度及び濃度
を高くすることができる。また、第１のチャネル層内で
の衝突イオン化の発生を抑制されると共に、キャリアが
上位の量子状態に遷移することも抑制されている。
用半導体装置は、ＩｎＧａＡｌＡｓからなるチャネル内
挿入層２５４を備えているので、第１及び第２の実施形
態と比べても下位の量子準位Ｅ１’と上位の量子準位Ｅ
２’との間隔を広くすることができる。この結果、本実
施形態の通信機器用半導体装置では、第１及び第２の実
施形態に比べて二次元電子ガス２６０の移動度及び濃度
を高くすることができる。また、第１のチャネル層内で
の衝突イオン化の発生を抑制されると共に、キャリアが
上位の量子状態に遷移することも抑制されている。
【００８５】なおこの際、上位の量子準位Ｅ２’は第１
チャネル層２５５を越えて第２チャネル層２５３のうち
チャネル内挿入層２５４の上の領域にかかってもよい。
チャネル層２５５を越えて第２チャネル層２５３のうち
チャネル内挿入層２５４の上の領域にかかってもよい。
【００８６】このように、本実施形態の通信機器用半導
体装置は、ＩｎＰ基板を用いた半導体装置本来の優れた
高周波特性を安定して発揮することができるので、高周
波を用いる通信システム機器に好ましく用いられる。
体装置は、ＩｎＰ基板を用いた半導体装置本来の優れた
高周波特性を安定して発揮することができるので、高周
波を用いる通信システム機器に好ましく用いられる。
【００８７】（第４の実施形態）
−通信システムの基本的な構成−
本発明の第４の実施形態として、第１〜第３の実施形態
に係る通信機器用半導体装置を用いた情報通信システム
の一例を説明する。
に係る通信機器用半導体装置を用いた情報通信システム
の一例を説明する。
【００８８】図７は、本発明の各実施形態におけるミリ
波を利用した通信システム（ネットワークシステム）の
全体概念の一例を示す斜視図である。同図に示すよう
に、基幹光ファイバーライン（Trunk Line O-Fiber）か
ら分岐する多数の光ファイバーラインの先端にそれぞれ
基地局が設けられている。また、各基地局から各家庭
（又はオフィス）にミリ波による通信を行なうための無
線通信網が形成されている。そして、各家庭又はオフィ
スの無線端末（移動局）では、ミリ波を用いて、基地局
から各家庭又はオフィスの機器に対する各種メディアの
供給や、インターネット通信や、移動局間の通信などを
することが可能になっている。つまり、ミリ波は光に近
い波長を有することから物体による電波妨害を受けやす
いので、基地局までは光ファイバー網を介して光通信に
よるデータの送受信が行なわれ、基地局で光信号と電気
信号との間で変換が行われ、家庭又はオフィスと基地局
との間ではミリ波を利用したワイヤレスアクセスが可能
な構成となっている。システムの一部においては、基幹
光ファイバーラインに直接接続される基地局と携帯情報
端末や企業内の端末との間で、アンテナを介してワイヤ
レスアクセスが可能に構成されている。
波を利用した通信システム（ネットワークシステム）の
全体概念の一例を示す斜視図である。同図に示すよう
に、基幹光ファイバーライン（Trunk Line O-Fiber）か
ら分岐する多数の光ファイバーラインの先端にそれぞれ
基地局が設けられている。また、各基地局から各家庭
（又はオフィス）にミリ波による通信を行なうための無
線通信網が形成されている。そして、各家庭又はオフィ
スの無線端末（移動局）では、ミリ波を用いて、基地局
から各家庭又はオフィスの機器に対する各種メディアの
供給や、インターネット通信や、移動局間の通信などを
することが可能になっている。つまり、ミリ波は光に近
い波長を有することから物体による電波妨害を受けやす
いので、基地局までは光ファイバー網を介して光通信に
よるデータの送受信が行なわれ、基地局で光信号と電気
信号との間で変換が行われ、家庭又はオフィスと基地局
との間ではミリ波を利用したワイヤレスアクセスが可能
な構成となっている。システムの一部においては、基幹
光ファイバーラインに直接接続される基地局と携帯情報
端末や企業内の端末との間で、アンテナを介してワイヤ
レスアクセスが可能に構成されている。
【００８９】図８は、図７に示す基地局と各家庭やオフ
ィス内の無線端末との間における通信システムの構成を
概略的に示すブロック図である。同図に示すように、本
実施形態の通信システムは、光ファイバー網（ネットワ
ーク）３００を介して互いに接続される多数の無線基地
局３０１と、各無線基地局３０１を介して互いに通信を
行なうための無線端末３０２とを備えている。各無線基
地局３０１は、電波の受信，送信を行なうためのアンテ
ナ装置３１１と、アンテナ装置３１１で受信した電波信
号を増幅するなどの機能を有する受信増幅部３１２と、
アンテナ装置３１１に増幅した高周波信号を送り込むた
めの送信増幅部３１３と、受信増幅部３１２や送信増幅
部３１３に接続される無線送受信部３１４と、各デバイ
スの動作を制御するための制御部３１５と、無線基地局
３０１と光ファイバー網３００との間の信号を接続する
ための有線接続部３１６とを備えている。また、無線端
末３０２は、電波の受信，送信を行なうためのアンテナ
装置３２１と、アンテナ装置３２１で受信した電波信号
を増幅するなどの機能を有する受信増幅部３２２と、ア
ンテナ装置３２１に増幅した高周波信号を送り込むため
の送信増幅部３２３と、各デバイスの動作を制御するた
めの制御部３２５とを備えている。
ィス内の無線端末との間における通信システムの構成を
概略的に示すブロック図である。同図に示すように、本
実施形態の通信システムは、光ファイバー網（ネットワ
ーク）３００を介して互いに接続される多数の無線基地
局３０１と、各無線基地局３０１を介して互いに通信を
行なうための無線端末３０２とを備えている。各無線基
地局３０１は、電波の受信，送信を行なうためのアンテ
ナ装置３１１と、アンテナ装置３１１で受信した電波信
号を増幅するなどの機能を有する受信増幅部３１２と、
アンテナ装置３１１に増幅した高周波信号を送り込むた
めの送信増幅部３１３と、受信増幅部３１２や送信増幅
部３１３に接続される無線送受信部３１４と、各デバイ
スの動作を制御するための制御部３１５と、無線基地局
３０１と光ファイバー網３００との間の信号を接続する
ための有線接続部３１６とを備えている。また、無線端
末３０２は、電波の受信，送信を行なうためのアンテナ
装置３２１と、アンテナ装置３２１で受信した電波信号
を増幅するなどの機能を有する受信増幅部３２２と、ア
ンテナ装置３２１に増幅した高周波信号を送り込むため
の送信増幅部３２３と、各デバイスの動作を制御するた
めの制御部３２５とを備えている。
【００９０】図９は、無線基地局３０１の内部構成をよ
り詳細に示すブロック回路図である。同図に示すよう
に、アンテナ装置３１１は、アンテナ本体３１１ａと、
アンテナ本体３１１ａの送受信を切り換えるためのアン
テナスイッチ３１１ｂとによって構成されている。ま
た、受信増幅部３１２は、フィルタ３３１と、低雑音ア
ンプ（ＬＮＡ）３３２とを直列に２段ずつ配置して構成
されている。無線送受信部３１４には局所増幅器と高周
波発信器との出力を混合して高周波信号を生成するため
のミクサ３３４が配置されている。送信増幅部３１３に
は、ドライバアンプ３３５と、フィルタ３３６と、ミド
ルアンプ３３７と、メインアンプ３３８とが配置されて
いる。有線接続部３１６は、音声信号を処理するための
ベースバンド信号処理部３１７と、インターフェース部
３１８と、光ファイバー網（ネットワーク）３００に接
続される交換制御部３１９とによって構成されている。
なお、図示しないが、光信号と電気信号との間で変換を
行う信号変換装置がインターフェース部３１８に設けら
れている。
り詳細に示すブロック回路図である。同図に示すよう
に、アンテナ装置３１１は、アンテナ本体３１１ａと、
アンテナ本体３１１ａの送受信を切り換えるためのアン
テナスイッチ３１１ｂとによって構成されている。ま
た、受信増幅部３１２は、フィルタ３３１と、低雑音ア
ンプ（ＬＮＡ）３３２とを直列に２段ずつ配置して構成
されている。無線送受信部３１４には局所増幅器と高周
波発信器との出力を混合して高周波信号を生成するため
のミクサ３３４が配置されている。送信増幅部３１３に
は、ドライバアンプ３３５と、フィルタ３３６と、ミド
ルアンプ３３７と、メインアンプ３３８とが配置されて
いる。有線接続部３１６は、音声信号を処理するための
ベースバンド信号処理部３１７と、インターフェース部
３１８と、光ファイバー網（ネットワーク）３００に接
続される交換制御部３１９とによって構成されている。
なお、図示しないが、光信号と電気信号との間で変換を
行う信号変換装置がインターフェース部３１８に設けら
れている。
【００９１】図１０は、図９に示す送信増幅部３１３に
配置されているメインアンプ３３８の構造例を示す電気
回路図である。同図に示すように、メインアンプ３３８
は、ゲートに入力信号Ｐinを受けて、ドレインから出力
信号Ｐout を出力するＨＦＥＴを配置して構成されてい
る。このＨＦＥＴとして、第１〜第３の実施形態の通信
機器用半導体装置が用いられる。
配置されているメインアンプ３３８の構造例を示す電気
回路図である。同図に示すように、メインアンプ３３８
は、ゲートに入力信号Ｐinを受けて、ドレインから出力
信号Ｐout を出力するＨＦＥＴを配置して構成されてい
る。このＨＦＥＴとして、第１〜第３の実施形態の通信
機器用半導体装置が用いられる。
【００９２】また、ＨＦＥＴのゲートには抵抗Ｒｇを介
してゲートバイアスＶｇが印加され、ＨＦＥＴのドレイ
ンにはチョークインダクタを介して電源電圧Ｖｄが印加
されており、ＨＦＥＴのソースは接地に接続されてい
る。また、入力側回路には、ＨＦＥＴに入力側回路を介
して入力信号Ｐinを供給するための入力端子Ｔinと、信
号源抵抗ＲS を介して入力端子Ｔinに電力を供給するた
めの信号源と、入力側インピーダンス整合回路を構成す
るキャパシタＣ1 ，Ｃin及びマイクロストリップ線路と
が設けられている。出力側回路には、外部に出力側回路
を介して出力信号を送るための出力端子Ｔout と、出力
側インピーダンス整合回路を構成するキャパシタＣ2 ，
Ｃout 及びマイクロストリップ線路と、出力端子Ｔout
と接地との間に介在する負荷抵抗ＲL とが設けられてい
る。なお、ＨＦＥＴの代わりにバイポーラトランジスタ
を設けた場合には、バイポーラトランジスタのエミッタ
と接地との間には、破線で示されるダイオードが配置さ
れることがある。
してゲートバイアスＶｇが印加され、ＨＦＥＴのドレイ
ンにはチョークインダクタを介して電源電圧Ｖｄが印加
されており、ＨＦＥＴのソースは接地に接続されてい
る。また、入力側回路には、ＨＦＥＴに入力側回路を介
して入力信号Ｐinを供給するための入力端子Ｔinと、信
号源抵抗ＲS を介して入力端子Ｔinに電力を供給するた
めの信号源と、入力側インピーダンス整合回路を構成す
るキャパシタＣ1 ，Ｃin及びマイクロストリップ線路と
が設けられている。出力側回路には、外部に出力側回路
を介して出力信号を送るための出力端子Ｔout と、出力
側インピーダンス整合回路を構成するキャパシタＣ2 ，
Ｃout 及びマイクロストリップ線路と、出力端子Ｔout
と接地との間に介在する負荷抵抗ＲL とが設けられてい
る。なお、ＨＦＥＴの代わりにバイポーラトランジスタ
を設けた場合には、バイポーラトランジスタのエミッタ
と接地との間には、破線で示されるダイオードが配置さ
れることがある。
【００９３】移動体通信に用いられるパワーアンプには
高効率、低ひずみといった特性が要求される。一般に高
周波用パワーデバイスでは効率とひずみはトレードオフ
の関係にある。パワーアンプでは低ひずみを確保したう
えでいかに効率を上げるかが重要となる。図１０に示す
ように、入力側インピーダンス整合回路では入力端子Ｐ
inからＨＦＥＴ側を見た反射係数ができるだけ小さくな
るように、並列接続されたキャパシタＣｉｎの容量値
と、マイクロストリップ線路の長さＬｉｎの長さとが調
整されている。ここで、キャパシタＣ1 ，Ｃ2 は電流阻
止用のコンデンサであり、高周波領域では十分に低いイ
ンピーダンスとなっている。ゲートバイアス供給用の抵
抗Ｒｇは、高周波電力の漏れがないようゲート入力イン
ピーダンスに比べて高い値に設定されている。ドレイン
バイアス供給用のチョークインダクタＬのインダクタン
スや、キャパシタＣ1 ，Ｃ2 の容量値，抵抗Ｒｇの抵抗
値は高周波領域のインピーダンスには影響を与えない。
高効率、低ひずみといった特性が要求される。一般に高
周波用パワーデバイスでは効率とひずみはトレードオフ
の関係にある。パワーアンプでは低ひずみを確保したう
えでいかに効率を上げるかが重要となる。図１０に示す
ように、入力側インピーダンス整合回路では入力端子Ｐ
inからＨＦＥＴ側を見た反射係数ができるだけ小さくな
るように、並列接続されたキャパシタＣｉｎの容量値
と、マイクロストリップ線路の長さＬｉｎの長さとが調
整されている。ここで、キャパシタＣ1 ，Ｃ2 は電流阻
止用のコンデンサであり、高周波領域では十分に低いイ
ンピーダンスとなっている。ゲートバイアス供給用の抵
抗Ｒｇは、高周波電力の漏れがないようゲート入力イン
ピーダンスに比べて高い値に設定されている。ドレイン
バイアス供給用のチョークインダクタＬのインダクタン
スや、キャパシタＣ1 ，Ｃ2 の容量値，抵抗Ｒｇの抵抗
値は高周波領域のインピーダンスには影響を与えない。
【００９４】本実施形態の通信システムにおいては、優
れた高周波特性を安定して示す第１〜第３の実施形態で
示した通信機器用半導体装置をメインアンプ等の通信機
器に有しているので、従来のＨＦＥＴを用いた場合に比
べて信頼性が向上している。
れた高周波特性を安定して示す第１〜第３の実施形態で
示した通信機器用半導体装置をメインアンプ等の通信機
器に有しているので、従来のＨＦＥＴを用いた場合に比
べて信頼性が向上している。
【００９５】−半導体集積回路装置の例−
次に、基地局，携帯情報端末（ＰＤＡ），送受信モジュ
ール（家電機器内に配置されるものや、通信カードな
ど）などの通信システム用機器に配置されるトランジス
タ，ダイオードなどの能動素子と、キャパシタ，インダ
クタなどの受動素子とを集積してなる半導体集積回路装
置の例について説明する。ここでは、半導体集積回路装
置としてＭＭＩＣの構成を有するものについて説明する
が、本発明の半導体集積回路装置は、ＭＭＩＣのごとく
モジュール化されたものに限定されることはない。
ール（家電機器内に配置されるものや、通信カードな
ど）などの通信システム用機器に配置されるトランジス
タ，ダイオードなどの能動素子と、キャパシタ，インダ
クタなどの受動素子とを集積してなる半導体集積回路装
置の例について説明する。ここでは、半導体集積回路装
置としてＭＭＩＣの構成を有するものについて説明する
が、本発明の半導体集積回路装置は、ＭＭＩＣのごとく
モジュール化されたものに限定されることはない。
【００９６】図１１は、本発明の実施形態におけるＩｎ
Ｐ基板上にショットキーダイオード，ＨＦＥＴ，ＭＥＳ
ＦＥＴ，キャパシタ及びインダクタを集積してなる半導
体集積回路装置（ＭＭＩＣ）の断面図である。
Ｐ基板上にショットキーダイオード，ＨＦＥＴ，ＭＥＳ
ＦＥＴ，キャパシタ及びインダクタを集積してなる半導
体集積回路装置（ＭＭＩＣ）の断面図である。
【００９７】高濃度の鉄（Ｆｅ）がドープされた厚み約
１００μｍの半絶縁性のＩｎＰ基板４１０には、アンド
ープで厚み約２００ｎｍの第１の活性領域であるＩｎＡ
ｌＡｓ層４１５と、厚み約７０ｎｍの第２の活性領域で
ある多重δドープＩｎＧａＡｓ層４１２と、アンドープ
で厚み約１０ｎｍのＩｎＡｌＡｓ層４１６と、アンドー
プで厚み約１５ｎｍのＩｎＧａＡｓ層４１７と、ＩｎＧ
ａＡｓ層４１７内に埋め込まれた厚みが１〜１０ｎｍの
埋め込みチャネル層と、厚みが約６５ｎｍの多重δドー
プＩｎＡｌＡｓ層４１３と、エッチング阻止層である厚
み約５ｎｍのＩｎＰ層４１８とが設けられている。
１００μｍの半絶縁性のＩｎＰ基板４１０には、アンド
ープで厚み約２００ｎｍの第１の活性領域であるＩｎＡ
ｌＡｓ層４１５と、厚み約７０ｎｍの第２の活性領域で
ある多重δドープＩｎＧａＡｓ層４１２と、アンドープ
で厚み約１０ｎｍのＩｎＡｌＡｓ層４１６と、アンドー
プで厚み約１５ｎｍのＩｎＧａＡｓ層４１７と、ＩｎＧ
ａＡｓ層４１７内に埋め込まれた厚みが１〜１０ｎｍの
埋め込みチャネル層と、厚みが約６５ｎｍの多重δドー
プＩｎＡｌＡｓ層４１３と、エッチング阻止層である厚
み約５ｎｍのＩｎＰ層４１８とが設けられている。
【００９８】ここで、図１１の下方に拡大して示すよう
に、多重δドープＩｎＧａＡｓ層４１２は、高濃度（例
えば１×１０20atoms ・ｃｍ-3）のＳｉ（シリコン）を
含む厚みが約１ｎｍのＩｎＧａＡｓ単結晶からなるｎ型
ドープ層４１２ａの５層と、ＩｎＧａＡｓ単結晶からな
る厚み約１０ｎｍのアンドープ層４１２ｂの６層とを積
層して構成されている。一方、多重δドープＩｎＡｌＡ
ｓ層４１３は、高濃度（例えば１×１０20atoms ・ｃｍ
-3）のＳｉを含む厚みが約１ｎｍのｎ型ドープ層４１３
ａの５層と、アンドープのＩｎＡｌＡｓ単結晶からなる
厚み約５ｎｍのアンドープ層４１３ｂの６層とを積層し
て構成されている。そして、ｎ型ドープ層４１２ａは、
量子効果によるアンドープ層４１２ｂへのキャリアの浸
みだしが可能な程度に薄く形成されている。ｎ型ドープ
層４１２ａ，４１３ａはいわゆるδドープ層であり、急
峻な濃度勾配を示す複数の高濃度ドープ層（δドープ
層）を低濃度ドープ層（アンドープ層）と交互に積層し
た構造は多重δドープ層と称される。
に、多重δドープＩｎＧａＡｓ層４１２は、高濃度（例
えば１×１０20atoms ・ｃｍ-3）のＳｉ（シリコン）を
含む厚みが約１ｎｍのＩｎＧａＡｓ単結晶からなるｎ型
ドープ層４１２ａの５層と、ＩｎＧａＡｓ単結晶からな
る厚み約１０ｎｍのアンドープ層４１２ｂの６層とを積
層して構成されている。一方、多重δドープＩｎＡｌＡ
ｓ層４１３は、高濃度（例えば１×１０20atoms ・ｃｍ
-3）のＳｉを含む厚みが約１ｎｍのｎ型ドープ層４１３
ａの５層と、アンドープのＩｎＡｌＡｓ単結晶からなる
厚み約５ｎｍのアンドープ層４１３ｂの６層とを積層し
て構成されている。そして、ｎ型ドープ層４１２ａは、
量子効果によるアンドープ層４１２ｂへのキャリアの浸
みだしが可能な程度に薄く形成されている。ｎ型ドープ
層４１２ａ，４１３ａはいわゆるδドープ層であり、急
峻な濃度勾配を示す複数の高濃度ドープ層（δドープ
層）を低濃度ドープ層（アンドープ層）と交互に積層し
た構造は多重δドープ層と称される。
【００９９】また、ＩｎＰ基板４１０上のうち多重δド
ープＩｎＧａＡｓ層４１２が露出している部分の上に
は、ショットキーダイオード４２０（整流素子）と、Ｍ
ＥＳＦＥＴ４３０（パワーアンプ）とが設けられ、Ｉｎ
Ｐ基板４１０のうち多重δドープＩｎＡｌＡｓ層４１３
が最上部に存在する部分の上には、ＨＦＥＴ４４０（パ
ワーアンプ）と、キャパシタ４５０（容量素子）と、イ
ンダクタ４６０（誘導素子）とが設けられている。すな
わち、図１０に示す送信増幅部３１３のメインアンプ３
３８を構成しているＨＦＥＴ，ダイオード（破線部），
キャパシタ，インダクタや、周波数領域がミリ波よりも
低い高周波信号（１０ＧＨｚ以下）を増幅する回路に配
置されるＭＥＳＦＥＴが１つのＩｎＰ基板に設けられて
いる。
ープＩｎＧａＡｓ層４１２が露出している部分の上に
は、ショットキーダイオード４２０（整流素子）と、Ｍ
ＥＳＦＥＴ４３０（パワーアンプ）とが設けられ、Ｉｎ
Ｐ基板４１０のうち多重δドープＩｎＡｌＡｓ層４１３
が最上部に存在する部分の上には、ＨＦＥＴ４４０（パ
ワーアンプ）と、キャパシタ４５０（容量素子）と、イ
ンダクタ４６０（誘導素子）とが設けられている。すな
わち、図１０に示す送信増幅部３１３のメインアンプ３
３８を構成しているＨＦＥＴ，ダイオード（破線部），
キャパシタ，インダクタや、周波数領域がミリ波よりも
低い高周波信号（１０ＧＨｚ以下）を増幅する回路に配
置されるＭＥＳＦＥＴが１つのＩｎＰ基板に設けられて
いる。
【０１００】ここで示す例では、メインアンプ３３８を
構成するＨＦＥＴ４４０のチャネル層となるＩｎＧａＡ
ｓ層４１７に第１の実施形態で説明したチャネル内挿入
層４１９が埋め込まれているため、ｎ型ドープ層４１３
ａから供給されたキャリアがＩｎＧａＡｓ層４１７のう
ち多重δドープＩｎＡｌＡｓ層４１３とチャネル内挿入
層４１９との間の領域に良好に閉じこめられることにな
る。その上、衝突イオン化の発生が抑制されるとともに
キャリアが上位の量子準位に遷移しにくくなっているの
で、本実施形態で示すメインアンプ３３８等の通信機器
は優れた高周波特性を安定して発揮することができるよ
うになっている。
構成するＨＦＥＴ４４０のチャネル層となるＩｎＧａＡ
ｓ層４１７に第１の実施形態で説明したチャネル内挿入
層４１９が埋め込まれているため、ｎ型ドープ層４１３
ａから供給されたキャリアがＩｎＧａＡｓ層４１７のう
ち多重δドープＩｎＡｌＡｓ層４１３とチャネル内挿入
層４１９との間の領域に良好に閉じこめられることにな
る。その上、衝突イオン化の発生が抑制されるとともに
キャリアが上位の量子準位に遷移しにくくなっているの
で、本実施形態で示すメインアンプ３３８等の通信機器
は優れた高周波特性を安定して発揮することができるよ
うになっている。
【０１０１】−通信システムの各部の構成−
次に、第１〜第３の通信機器用半導体装置が用いられる
通信システムの各部について説明する。
通信システムの各部について説明する。
【０１０２】図１２は、図８に示す通信システム中の無
線端末（移動局）３０２の一例を概略的に示す図であ
る。ここでは、ＰＤＣ方式を採用している。図１２に示
す高周波無線部は、図８に示す受信増幅部３２２と送信
増幅部３２３とを含んでいる。図８に示す移動局である
無線端末３０２の制御部は、図１２に示すＣＰＵと、暗
号ＴＤＭＡ−ＣＣＴと、ＳＰ−ＣＯＤＥＣと、ＲＯＭ／
ＲＡＭと、ＴＥＲＭ−ＡＤＰと、ＤＰＳＫ−ＭＯＤと、
ＨｉＳｐｅｅｄＳＹＮＴＨと、ＩＦ−ＩＣと、ＣＰＳＫ
−ＤＥＭＯＤ（ＥＱＬ）とによって構成されている。
線端末（移動局）３０２の一例を概略的に示す図であ
る。ここでは、ＰＤＣ方式を採用している。図１２に示
す高周波無線部は、図８に示す受信増幅部３２２と送信
増幅部３２３とを含んでいる。図８に示す移動局である
無線端末３０２の制御部は、図１２に示すＣＰＵと、暗
号ＴＤＭＡ−ＣＣＴと、ＳＰ−ＣＯＤＥＣと、ＲＯＭ／
ＲＡＭと、ＴＥＲＭ−ＡＤＰと、ＤＰＳＫ−ＭＯＤと、
ＨｉＳｐｅｅｄＳＹＮＴＨと、ＩＦ−ＩＣと、ＣＰＳＫ
−ＤＥＭＯＤ（ＥＱＬ）とによって構成されている。
【０１０３】図１２に示す高周波無線部内のリニアＰＡ
（パワーアンプ）は、例えば第１の実施形態の通信機器
用半導体装置であるＨＦＥＴを有する回路により構成す
ることができる。その際、制御部用の各回路中のＨＦＥ
Ｔとしても本発明の通信機器用半導体装置は利用され
る。
（パワーアンプ）は、例えば第１の実施形態の通信機器
用半導体装置であるＨＦＥＴを有する回路により構成す
ることができる。その際、制御部用の各回路中のＨＦＥ
Ｔとしても本発明の通信機器用半導体装置は利用され
る。
【０１０４】図１３は、図９に示すミクサ３３４又は図
１２に示すミクサの回路構成例を示す電気回路図であ
る。ここでは、ローカルアンプ付きミクサの例を示して
いる。つまり、ローカル信号Ｓloをゲートに受け、これ
を増幅した信号Ｓout1をドレインから出力するローカル
信号増幅用のＨＦＥＴ１と、２つの信号Ｓmix1，Ｓmix2
をゲートに受け、これを混合して増幅した信号Ｓout2を
ドレインから出力するミクサ信号増幅用のＨＦＥＴ２と
が配置されている。この回路中のＨＦＥＴ，ダイオー
ド，キャパシタを、例えば図１１に示すように、１つの
ＩｎＰ基板上に形成して、１つのＭＭＩＣを構成するこ
とができる。なお、図１１には示されていないが、抵抗
素子は、インダクタの導体膜の一部と見なせるので、抵
抗素子をＩｎＰ基板上に形成することは極めて容易であ
る。
１２に示すミクサの回路構成例を示す電気回路図であ
る。ここでは、ローカルアンプ付きミクサの例を示して
いる。つまり、ローカル信号Ｓloをゲートに受け、これ
を増幅した信号Ｓout1をドレインから出力するローカル
信号増幅用のＨＦＥＴ１と、２つの信号Ｓmix1，Ｓmix2
をゲートに受け、これを混合して増幅した信号Ｓout2を
ドレインから出力するミクサ信号増幅用のＨＦＥＴ２と
が配置されている。この回路中のＨＦＥＴ，ダイオー
ド，キャパシタを、例えば図１１に示すように、１つの
ＩｎＰ基板上に形成して、１つのＭＭＩＣを構成するこ
とができる。なお、図１１には示されていないが、抵抗
素子は、インダクタの導体膜の一部と見なせるので、抵
抗素子をＩｎＰ基板上に形成することは極めて容易であ
る。
【０１０５】図１４は、図１２に示すＳＰＤＴスイッチ
を含む高出力スイッチ回路、又は図９に示すアンテナス
イッチに配置される高出力スイッチ回路の例を示す電気
回路図である。この例では、入力信号Ｓin1 ，Ｓin2 を
受けて、いずれかの入力信号Ｓin1 ，Ｓin2 を増幅した
信号Ｓout を出力するように構成されている。ここで、
出力信号ＨＦＥＴ１−ＨＦＥＴ４、キャパシタＣ１−Ｃ
６、ダイオードＤ１−Ｄ２、及び抵抗素子Ｒ１−Ｒ６を
１つのＩｎＰ基板に形成して、ＭＭＩＣを構成すること
ができる。
を含む高出力スイッチ回路、又は図９に示すアンテナス
イッチに配置される高出力スイッチ回路の例を示す電気
回路図である。この例では、入力信号Ｓin1 ，Ｓin2 を
受けて、いずれかの入力信号Ｓin1 ，Ｓin2 を増幅した
信号Ｓout を出力するように構成されている。ここで、
出力信号ＨＦＥＴ１−ＨＦＥＴ４、キャパシタＣ１−Ｃ
６、ダイオードＤ１−Ｄ２、及び抵抗素子Ｒ１−Ｒ６を
１つのＩｎＰ基板に形成して、ＭＭＩＣを構成すること
ができる。
【０１０６】以上に示すように、移動局や基地局中の種
々の通信システム用機器に本発明の通信機器用半導体装
置が用いられる。本発明の通信機器用半導体装置は、従
来のものに比べて優れた高周波特性を有し、且つ電気的
特性も安定しているので、これを通信システム用機器に
使用することで、通信システム用機器の性能向上を図る
ことができる。
々の通信システム用機器に本発明の通信機器用半導体装
置が用いられる。本発明の通信機器用半導体装置は、従
来のものに比べて優れた高周波特性を有し、且つ電気的
特性も安定しているので、これを通信システム用機器に
使用することで、通信システム用機器の性能向上を図る
ことができる。
【０１０７】
【発明の効果】本発明の通信機器用半導体装置によれ
ば、ＨＦＥＴにおいて、チャネル層中にチャネル内挿入
層を埋め込むこと等によりバンド構造を最適化すること
で、キャリアのチャネル層内への閉じこめを強め、高い
移動度を有する二次元電子ガスを高濃度で生じさせるこ
とができる。また、電離衝突によるイオン化が抑制され
ると共にキャリアが上位の量子準位へ遷移しにくくなっ
ているので、電気特性の安定化をも図ることができる。
ば、ＨＦＥＴにおいて、チャネル層中にチャネル内挿入
層を埋め込むこと等によりバンド構造を最適化すること
で、キャリアのチャネル層内への閉じこめを強め、高い
移動度を有する二次元電子ガスを高濃度で生じさせるこ
とができる。また、電離衝突によるイオン化が抑制され
ると共にキャリアが上位の量子準位へ遷移しにくくなっ
ているので、電気特性の安定化をも図ることができる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る通信機器用半導
体装置を示す断面図である。
体装置を示す断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、それぞれ図１５に示すIIa
−IIa線断面における従来のＨＦＥＴのエネルギーバン
ド図、及び図１に示すIIb−IIb線断面における第１の実
施形態に係る通信機器用半導体装置のエネルギーバンド
図である。
−IIa線断面における従来のＨＦＥＴのエネルギーバン
ド図、及び図１に示すIIb−IIb線断面における第１の実
施形態に係る通信機器用半導体装置のエネルギーバンド
図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る通信機器用半導
体装置を示す断面図である。
体装置を示す断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、それぞれ図１５に示すIIa
−IIa線断面における従来のＨＦＥＴのエネルギーバン
ド図、及び図３のIVb−IVb線断面における第２の実施形
態に係る通信機器用半導体装置のエネルギーバンド図で
ある。
−IIa線断面における従来のＨＦＥＴのエネルギーバン
ド図、及び図３のIVb−IVb線断面における第２の実施形
態に係る通信機器用半導体装置のエネルギーバンド図で
ある。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る通信機器用半導
体装置を示す断面図である。
体装置を示す断面図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、それぞれ図１５に示すIIa
−IIa線断面における従来のＨＦＥＴのエネルギーバン
ド図、及び図５に示すVIb−VIb線断面における第３の実
施形態に係る通信機器用半導体装置のエネルギーバンド
図である。
−IIa線断面における従来のＨＦＥＴのエネルギーバン
ド図、及び図５に示すVIb−VIb線断面における第３の実
施形態に係る通信機器用半導体装置のエネルギーバンド
図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係るミリ波を利用し
た通信システムの全体概念の一例を示す斜視図である。
た通信システムの全体概念の一例を示す斜視図である。
【図８】図７に示す基地局と各家庭やオフィス内の無線
端末との間における通信システムの構成を概略的に示す
ブロック図である。
端末との間における通信システムの構成を概略的に示す
ブロック図である。
【図９】図８に示す基地局の内部構成をより詳細に示す
ブロック回路図である。
ブロック回路図である。
【図１０】図９に示す送信増幅部に配置されているメイ
ンアンプの構造例を示す電気回路図である。
ンアンプの構造例を示す電気回路図である。
【図１１】第４の実施形態に係る通信システムで用いら
れる半導体集積回路装置（ＭＭＩＣ）の断面図である。
れる半導体集積回路装置（ＭＭＩＣ）の断面図である。
【図１２】図８に示す通信システム中の無線端末（移動
局）の一例を概略的に示す図である。
局）の一例を概略的に示す図である。
【図１３】図９または図１２に示すミクサの回路構成例
を示す電気回路図である。
を示す電気回路図である。
【図１４】図１２に示すＳＰＤＴスイッチを含む高出力
スイッチ回路、または図９に示すアンテナスイッチに配
置される高出力スイッチ回路の例を示す電気回路図であ
る。
スイッチ回路、または図９に示すアンテナスイッチに配
置される高出力スイッチ回路の例を示す電気回路図であ
る。
【図１５】従来のＨＦＥＴの構造を示す断面図である。
１０１，１５１，２５１，４１０ ＩｎＰ基板
１０２，１５２，２５２ バッファ層
１０３ チャネル層
１０４，２５４，４１９ チャネル内挿入層
１０５，１５５，２５６ スペーサ層
１０６，１５６，２５７ 不純物添加層
１０７，１５７，２５８ バリア層
１０８，１５８，２５８ コンタクト層
１０９，１５９，２６０ 二次元電子ガス
１１０，１６０，２６１ ドレイン電極
１１１，１６１，２６２ ソース電極
１１２，１６２，２６３，４４２ ゲート電極
１１４，１６４，２６４ ソース領域
１１５，１６５，２６５ ドレイン領域
１５３，２５３ 第２チャネル層
１５４，２５５ 第１チャネル層
３００ 光ファイバー網
３０１ 無線基地局
３０２ 無線端末
３１１ アンテナ装置
３１１ａ アンテナ本体
３１１ｂ アンテナスイッチ
３１２，３２２ 受信増幅部
３１３，３２３ 送信増幅部
３１４ 無線送受信部
３１５，３２５ 制御部
３１６ 有線接続部
３１７ ベースバンド信号処
理部 ３１８ インタフェース部 ３１９ 交換制御部 ３２０ 電源部 ３２１ アンテナ装置 ３３１，３３６，３３９ フィルタ ３３２ 低雑音アンプ ３３４ ミクサ ３３５ ドライバアンプ ３３８ メインアンプ ４１１ 素子分離用絶縁膜 ４１２ 多重δドープＩｎＧ
ａＡｓ層 ４１２ａ，４１３ａ ｎ型ドープ層 ４１２ｂ，４１３ｂ アンドープ層 ４１７ ＩｎＧａＡｓ層 ４１８ ＩｎＰ層 ４２０ ショットキーダイオ
ード ４３０ ＭＥＳＦＥＴ ４４０ ＨＦＥＴ ４５０ キャパシタ ４６０ インダクタ Ｅ１’ 下位の量子準位 Ｅ２’ 上位の量子準位
理部 ３１８ インタフェース部 ３１９ 交換制御部 ３２０ 電源部 ３２１ アンテナ装置 ３３１，３３６，３３９ フィルタ ３３２ 低雑音アンプ ３３４ ミクサ ３３５ ドライバアンプ ３３８ メインアンプ ４１１ 素子分離用絶縁膜 ４１２ 多重δドープＩｎＧ
ａＡｓ層 ４１２ａ，４１３ａ ｎ型ドープ層 ４１２ｂ，４１３ｂ アンドープ層 ４１７ ＩｎＧａＡｓ層 ４１８ ＩｎＰ層 ４２０ ショットキーダイオ
ード ４３０ ＭＥＳＦＥＴ ４４０ ＨＦＥＴ ４５０ キャパシタ ４６０ インダクタ Ｅ１’ 下位の量子準位 Ｅ２’ 上位の量子準位
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 27/095
29/778
29/812
(72)発明者 出口 正洋
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
(72)発明者 吉井 重雄
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
(72)発明者 古屋 博之
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
Ｆターム(参考） 5F038 AC02 AZ04 DF02 EZ01 EZ02
EZ20
5F102 FA01 GA14 GA15 GA16 GA17
GB01 GC01 GD01 GJ06 GK04
GL04 GL07 GL08 GL14 GL16
GL20 GM04 GM07 GM08 GN04
GQ01 GR04 GR10 GT03 HC01
HC04
Claims (22)
- 【請求項１】 第１の半導体層と、 上記第１の半導体層の上に設けられ、上記第１の半導体
層よりも伝導帯端のポテンシャルが低い第２の半導体層
と、 上記第２の半導体層の上に設けられ、伝導帯端のポテン
シャルが上記第２の半導体層の伝導帯端のポテンシャル
及び上記第２の量子準位よりも高い第４の半導体層と、 上記第２の半導体層の内部に設けられ、上記第２の半導
体層のうち上記第４の半導体層との界面付近の伝導帯側
量子井戸構造における基底レベルの第１の量子準位とそ
の直上レベルの第２の量子準位との間隔を調節するため
の第３の半導体層とを備え、 上記第２の半導体層のうち少なくとも一部は、ＩｎＧａ
Ａｓから構成されることを特徴とする通信機器用半導体
装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の通信機器用半導体装置
において、 上記第３の半導体層の伝導帯端のポテンシャルは、上記
第２の半導体層のうち上記第３の半導体層を除く部分の
伝導帯端のポテンシャルよりも高く、 上記第３の半導体層は、少なくとも上記第２の量子準位
の高さを調節するために設けられることを特徴とする通
信機器用半導体装置。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の通信機器用半
導体装置において、 上記第２の量子準位は、上記第２の半導体層のうち上記
第４の半導体層と上記第３の半導体層とに挟まれた領域
の、上記第３の半導体層との界面における伝導帯端のポ
テンシャルよりも高く、 上記第１の量子準位は、上記第２の半導体層のうち上記
第４の半導体層と上記第３の半導体層とに挟まれた領域
の、上記第３の半導体層との界面における伝導帯端のポ
テンシャルよりも低いことを特徴とする通信機器用半導
体装置。 - 【請求項４】 請求項２または３のうちいずれか１つに
記載の通信機器用半導体装置において、 上記第３の半導体層は、Ｉｎ，Ｇａ，Ａｌのうちから選
ばれた少なくとも１つのIII属元素とＮ，Ａｓ，Ｐ，Ｓ
ｂのうちから選ばれた少なくとも１つのV属元素との化
合物から構成されることを特徴とする通信機器用半導体
装置。 - 【請求項５】 請求項４に記載の通信機器用半導体装置
において、 上記第３の半導体層は、ＩｎＰ，ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＧ
ａＡｓＰ，ＩｎＧａＡｓＰＮ，ＩｎＧａＡｌＡｓ及びＡ
ｌＧａＡｓＳｂのうちから選ばれたいずれか１つの材料
から構成されることを特徴とする通信機器用半導体装
置。 - 【請求項６】 請求項２〜５のうちいずれか１つに記載
の通信機器用半導体装置において、 上記第２の半導体層のうち上記第４の半導体層と上記第
３の半導体層とに挟まれた領域には第５の半導体層がさ
らに設けられており、 第５の半導体層の伝導帯端のポテンシャルは、上記第５
の半導体層を除く上記第２の半導体層のうち上記第３の
半導体層と上記第４の半導体層とに挟まれた領域の伝導
帯端のポテンシャルよりも低いことを特徴とする通信機
器用半導体装置。 - 【請求項７】 請求項６に記載の通信機器用半導体装置
において、 上記第１の量子準位は、上記第５の半導体層の伝導帯端
のポテンシャルのうち最大のものよりも低いことを特徴
とする通信機器用半導体装置。 - 【請求項８】 請求項６または７に記載の通信機器用半
導体装置において、 上記第５の半導体層は、ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓＮ
及びＩｎＧａＡｓＰＮのうちから選ばれたいずれか１つ
の材料から構成されることを特徴とする通信システム用
半導体装置。 - 【請求項９】 請求項１に記載の通信機器用半導体装置
において、 上記第３の半導体層の伝導帯端のポテンシャルは、上記
第２の半導体層のうち上記第３の半導体層を除く部分の
伝導帯端のポテンシャルよりも低く、 上記第３の半導体層は、少なくとも上記第１の量子準位
の高さを調節するために設けられることを特徴とする通
信機器用半導体装置。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の通信機器用半導体装
置において、 上記第１の量子準位は、上記第３の半導体層のうち上記
第２の半導体層との界面における伝導帯端のポテンシャ
ルよりも低いことを特徴とする通信機器用半導体装置。 - 【請求項１１】 請求項９または１０に記載の通信機器
用半導体装置において、 上記第３の半導体層は、Ｉｎ，Ｇａ，Ａｌのうちから選
ばれた少なくとも１つのIII属元素とＮ，Ａｓ，Ｐ，Ｓ
ｂのうちから選ばれた少なくとも１つのV属元素との化
合物から構成されることを特徴とする通信機器用半導体
装置。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載の通信機器用半導体
装置において、 上記第３の半導体層は、ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓＮ
及びＩｎＧａＡｓＰＮのうちから選ばれたいずれか１つ
の材料から構成されることを特徴とする通信システム用
半導体装置。 - 【請求項１３】 高周波信号を扱う通信システムに配置
され、能動素子を有する通信システム用機器であって、 第１の半導体層と、 上記第１の半導体層の上に設けられ、上記第１の半導体
層よりも伝導帯端のポテンシャルが低い第２の半導体層
と、 上記第２の半導体層の上に設けられ、伝導帯端のポテン
シャルが上記第２の半導体層の伝導帯端のポテンシャル
及び上記第２の量子準位よりも高い第４の半導体層と、 上記第２の半導体層の内部に設けられ、上記第２の半導
体層のうち上記第４の半導体層との界面付近の伝導帯側
量子井戸構造における基底レベルの第１の量子準位とそ
の直上レベルの第２の量子準位との間隔を調節するため
の第３の半導体層とを備え、 上記第２の半導体層のうち少なくとも一部は、ＩｎＧａ
Ａｓから構成されることを特徴とする通信システム用機
器。 - 【請求項１４】 請求項１３に記載の通信システム用機
器において、 上記第３の半導体層の伝導帯端のポテンシャルは、上記
第２の半導体層のうち上記第３の半導体層を除く部分の
伝導帯端のポテンシャルよりも高く、 上記第３の半導体層は、少なくとも上記第２の量子準位
の高さを調節するために設けられることを特徴とする通
信システム用機器。 - 【請求項１５】 請求項１３または１４に記載の通信シ
ステム用機器において、 上記第２の量子準位は、上記第２の半導体層のうち上記
第４の半導体層と上記第３の半導体層とに挟まれた領域
の、上記第３の半導体層との界面における伝導帯端のポ
テンシャルよりも高く、 上記第１の量子準位は、上記第２の半導体層のうち上記
第４の半導体層と上記第３の半導体層とに挟まれた領域
の、上記第３の半導体層との界面における伝導帯端のポ
テンシャルよりも低いことを特徴とする通信システム用
機器。 - 【請求項１６】 請求項１４または１５に記載の通信シ
ステム用機器において、 上記第３の半導体層は、ＩｎＰ，ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＧ
ａＡｓＰ，ＩｎＧａＡｓＰＮ，ＩｎＧａＡｌＡｓ及びＡ
ｌＧａＡｓＳｂのうちから選ばれたいずれか１つの材料
から構成されることを特徴とする通信システム用機器。 - 【請求項１７】 請求項１３〜１６のうちいずれか１つ
に記載の通信システム用機器において、 上記第２の半導体層のうち上記第４の半導体層と上記第
３の半導体層とに挟まれた領域には第５の半導体層がさ
らに設けられており、 第５の半導体層の伝導帯端のポテンシャルは、上記第５
の半導体層を除く上記第２の半導体層のうち上記第３の
半導体層と上記第４の半導体層とに挟まれた領域の伝導
帯端のポテンシャルよりも低いことを特徴とする通信シ
ステム用機器。 - 【請求項１８】 請求項１７に記載の通信システム用機
器において、 上記第１の量子準位は、上記第５の半導体層の伝導帯端
のポテンシャルのうち最大のものよりも低いことを特徴
とする通信システム用機器。 - 【請求項１９】 請求項１７または１８に記載の通信シ
ステム用機器において、 上記第５の半導体層は、ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓＮ
及びＩｎＧａＡｓＰＮのうちから選ばれたいずれか１つ
の材料から構成されることを特徴とする通信システム用
機器。 - 【請求項２０】 請求項１３に記載の通信システム用機
器において、 上記第３の半導体層の伝導帯端のポテンシャルは、上記
第２の半導体層のうち上記第３の半導体層を除く部分の
伝導帯端のポテンシャルよりも低く、 上記第３の半導体層は、少なくとも上記第１の量子準位
の高さを調節するために設けられることを特徴とする通
信システム用機器。 - 【請求項２１】 請求項２０に記載の通信システム用機
器において、 上記第１の量子準位は、上記第３の半導体層のうち上記
第２の半導体層との界面における伝導帯端のポテンシャ
ルよりも低いことを特徴とする通信システム用機器。 - 【請求項２２】 請求項２０または２１に記載の通信シ
ステム用機器において、 上記第３の半導体層は、ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓＮ
及びＩｎＧａＡｓＰＮのうちから選ばれたいずれか１つ
の材料から構成されることを特徴とする
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002091734A JP2003289082A (ja) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | 通信機器用半導体装置及び通信システム用機器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002091734A JP2003289082A (ja) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | 通信機器用半導体装置及び通信システム用機器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003289082A true JP2003289082A (ja) | 2003-10-10 |
Family
ID=29236749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002091734A Pending JP2003289082A (ja) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | 通信機器用半導体装置及び通信システム用機器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003289082A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004040638A1 (ja) * | 2002-10-29 | 2004-05-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 窒化砒化ガリウムインジウム系ヘテロ電界効果トランジスタ及びその製造方法並びにそれを用いた送受信装置 |
| JP2006041527A (ja) * | 2004-07-27 | 2006-02-09 | St Microelectronics Sa | 磁化が高く絶縁性のある軟磁性薄膜および該薄膜を生成するための方法および集積回路 |
| JP2007273595A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Denso Corp | 半導体装置の製造方法 |
| KR100850172B1 (ko) | 2007-07-25 | 2008-08-04 | 주식회사 동부하이텍 | 반도체 소자 및 그의 제조 방법 |
| CN102468331A (zh) * | 2010-11-02 | 2012-05-23 | 富士通株式会社 | 半导体器件及其制造方法 |
-
2002
- 2002-03-28 JP JP2002091734A patent/JP2003289082A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004040638A1 (ja) * | 2002-10-29 | 2004-05-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 窒化砒化ガリウムインジウム系ヘテロ電界効果トランジスタ及びその製造方法並びにそれを用いた送受信装置 |
| US6861679B2 (en) | 2002-10-29 | 2005-03-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Gallium indium nitride arsenide based epitaxial wafer, a hetero field effect transistor using the wafer, and a method of fabricating the hetero field effect transistor |
| JP2006041527A (ja) * | 2004-07-27 | 2006-02-09 | St Microelectronics Sa | 磁化が高く絶縁性のある軟磁性薄膜および該薄膜を生成するための方法および集積回路 |
| JP2007273595A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Denso Corp | 半導体装置の製造方法 |
| KR100850172B1 (ko) | 2007-07-25 | 2008-08-04 | 주식회사 동부하이텍 | 반도체 소자 및 그의 제조 방법 |
| CN102468331A (zh) * | 2010-11-02 | 2012-05-23 | 富士通株式会社 | 半导体器件及其制造方法 |
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