JP2674420B2 - Field effect transistor - Google Patents

Field effect transistor

Info

Publication number
JP2674420B2
JP2674420B2 JP4113283A JP11328392A JP2674420B2 JP 2674420 B2 JP2674420 B2 JP 2674420B2 JP 4113283 A JP4113283 A JP 4113283A JP 11328392 A JP11328392 A JP 11328392A JP 2674420 B2 JP2674420 B2 JP 2674420B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
doped
channel
ingaas
composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP4113283A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05315365A (en
Inventor
和彦 恩田
建一 丸橋
正明 葛原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP4113283A priority Critical patent/JP2674420B2/en
Priority to US08/056,540 priority patent/US5453631A/en
Publication of JPH05315365A publication Critical patent/JPH05315365A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2674420B2 publication Critical patent/JP2674420B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/778Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
    • H01L29/7782Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with confinement of carriers by at least two heterojunctions, e.g. DHHEMT, quantum well HEMT, DHMODFET
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1025Channel region of field-effect devices
    • H01L29/1029Channel region of field-effect devices of field-effect transistors

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はSi材料デバイスでは動
作不可能なマイクロ波ミリ波の領域にて、良好な動作を
行う化合物半導体材料を用いた電界効果トランジスタの
構造に関するもので、特にヘテロ接合により形成される
2次元電子ガスをチャネルとして動作する2次元電子ガ
ス電界効果トランジスタのウェハ積層構造に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a field effect transistor using a compound semiconductor material which performs well in a microwave and millimeter wave region which cannot operate with a Si material device. The present invention relates to a wafer laminated structure of a two-dimensional electron gas field effect transistor that operates using a two-dimensional electron gas formed as a channel.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、InGaAsやInGaAsP等
の三次元及び四元混晶半導体が注目を浴びる様になった
が、中でもInP基板に格子整合するInGaAsは光
デバイスのみならず、各種電界効果トランジスタ材料と
して有望であり、特に、InPやInAlAsとのヘテ
ロ界面での2次元電子ガスを用いた電界効果トランジス
タの研究も盛んになりつつある。InGaAsが電子輸
送デバイスとしても有望視されている理由としてはGa
As等と比較した場合、(1)電子のピーク速度が大き
い、(2)電子の低電界移動度が大きい、(3)オーミ
ック電極がとりやすくコンタクト抵抗が小さい、(4)
電子速度のより大きなオーバーシュートが期待できる、
(5)谷間散乱に起因する雑音が小さい、(6)絶縁物
との界面特性が比較的良い、等を挙げることができ、更
に、上述の2次元電子ガスデバイスが実現できることも
大きな理由の一つである。
2. Description of the Related Art In recent years, three-dimensional and quaternary mixed crystal semiconductors such as InGaAs and InGaAsP have attracted attention. Among them, InGaAs lattice-matched to an InP substrate is used not only for optical devices but also for various field effect transistor materials. In particular, field-effect transistors using a two-dimensional electron gas at a hetero interface with InP or InAlAs are being actively researched. The reason why InGaAs is also promising as an electron transport device is that Ga
When compared with As and the like, (1) the electron peak velocity is high, (2) the electron low electric field mobility is high, (3) the ohmic electrode is easy to take, and the contact resistance is low, (4).
You can expect a larger overshoot of electron velocity,
(5) Noise caused by valley scattering is small, (6) Interfacial characteristics with an insulator are relatively good, and the fact that the above-mentioned two-dimensional electron gas device can be realized is one of the major reasons. Is one.

【0003】現在、このInGaAs/InAlAs界
面の2次元電子ガスを用いた電界効果トランジスタは高
性能マイクロ波ミリ波素子として有望視され各方面で研
究開発が為されている。特に低雑音素子としてはその有
効性は実験レベルで確認されており、例えばアイ・イー
・イー・イー・マイクロウェーヴ・アンド・ガイディッ
ド・ウェーヴ・レターズ、第1巻、第7号、114頁
(IEEE MICROWAVE AND GUIDE
D WAVE LETTERS、VOL.1、NO.
5、P.114)にドゥーら(K.H.Duh et
al.)が報告しているように、室温下で、94GHz
に於ける雑音指数1.2dB、付随利得7.2dBが確
認されるまでに至っている。
At present, the field-effect transistor using the two-dimensional electron gas at the InGaAs / InAlAs interface is regarded as a promising high-performance microwave millimeter-wave device, and researches and developments have been made in various fields. In particular, its effectiveness as a low noise element has been confirmed at an experimental level, and for example, IEE Microwave and Guided Wave Letters, Vol. 1, No. 7, p. 114 (IEEE) MICROWAVE AND GUIDE
D WAVE LETTERS, VOL. 1, NO.
5, p. 114) in Doo et al. (KH Duh et.
al. ), At room temperature, at 94 GHz.
, A noise figure of 1.2 dB and an accompanying gain of 7.2 dB have been confirmed.

【0004】図10にその構造図を、図11に伝導帯の
バンドダイアグラムを示す。これらはInP基板上に格
子整合する系、すなわちIn0 . 5 3 Ga0 . 4 7 As
/In0 . 5 2 Al0 . 4 8 AsとなるようにIn組成
を規定した材料系でデバイスを作製している。この系で
はIn0 . 5 3 Ga0 . 4 7 As層に2次元電子ガスが
形成されるが、尚一層の特性向上を意図して、例えばア
イ・イー・イー・イー・エレクトロン・デバイス・レタ
ーズ、第10巻、第3号、114頁(IEEEELEC
TRON DEVICE LETTERS、VOL.1
0、NO.3、P.114)にングら(G.I.NG
et al.)が報告しているようにこの部分のIn組
成を0.53以上の値に設定し、デバイス特性を向上さ
せようとする試みが為されれている。但し、InP基板
とIn組成0.53以上にInGaAsでは格子不整が
存在し、結晶成長上可能な膜厚がIn組成比によって限
定されるため、InGaAsチャネルの厚みが制限され
る。図12にその構造図を、図13にバンドダイアグラ
ムを示す。
FIG. 10 shows the structure and FIG. 11 shows the band diagram of the conduction band. These lattice-matched on an InP substrate system, namely In 0. 5 3 Ga 0. 4 7 As
/ In 0. In 5 2 Al 0. 4 8 material system which defines the In composition so that As has been making a device. In 0 In this system. 5 3 Ga 0. 4 7 Although As layer in the two-dimensional electron gas is formed, Incidentally intended to further improve characteristics, for example, eye E. E. E. Electron Device Letters , Vol. 10, No. 3, p. 114 (IEEEEELC
TRON DEVICE LETTERS, VOL. 1
0, NO. 3, p. 114) Ning et al. (GING)
et al. ), An attempt has been made to improve the device characteristics by setting the In composition in this portion to a value of 0.53 or more. However, the InP substrate and InGaAs having an In composition of 0.53 or more have a lattice mismatch, and the film thickness that can be grown for crystal growth is limited by the In composition ratio, so the thickness of the InGaAs channel is limited. The structure is shown in FIG. 12 and the band diagram is shown in FIG.

【0005】また、InGaAsチャネル中にInAs
の薄層を挿入し、閉じこめ効果の高い二次元電子層を形
成することを意図したデバイスが、電子情報通信学会技
術研究報告第91巻、321号、13頁に於いて赤崎ら
により報告されている。
Further, InAs is formed in an InGaAs channel.
A device intended to form a two-dimensional electronic layer having a high confinement effect by inserting a thin layer of the above is reported by Akasaki et al. In IEICE Technical Report 91, 321, page 13. There is.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来例で述べたInA
lAs/InGaAsヘテロ接合2次元電子ガストラン
ジスタはInGaAs層をチャネルとする。InP基板
に格子整合させる場合にはInGaAs中In組成は
0.53であるが、0.53以上に設定しても結晶にミ
スフィット転移が生じない膜厚範囲内であれば結晶に歪
が導入された形で良好な結晶が得られる。InGaAs
中の走行電子の有効質量はInの組成が増大するにつれ
て小さくなる。チャネル電子の電子有効質量をできるだ
け小さくしようとするならば転移が生じない範囲ででき
る限りInの組成を大きくすることが有効である。但
し、転移の生じない臨界膜厚はIn組成増大に従って薄
くなり、組成によっては良好なデバイス特性を得るため
の充分な2次元電子ガス密度を得ることができなくな
る。又、Inの割合が大きくなるにつれてチャネルのバ
ンドギャップは小さくなり、高電界のもとでは衝突イオ
ン化の起こる確率が増大し、かえって高速性に支障をも
たらす結果となる。従来例で示したようなInGaAs
チャネル中にInAs層を挿入する構造では、高電界動
作に於いてこのInAs中での電子はホットエレクトロ
ンになり、衝突イオン化が生じ易くなる。これはすなわ
ち、例えばドレインコンダクタンスが大きくなるなどの
弊害を及ぼし、デバイス性能の向上を阻害する可能性が
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION InA described in the conventional example
The 1As / InGaAs heterojunction two-dimensional electron gas transistor uses an InGaAs layer as a channel. The In composition in InGaAs is 0.53 when lattice-matched to the InP substrate, but strain is introduced into the crystal within the film thickness range where misfit transition does not occur in the crystal even if set to 0.53 or more. Good crystals are obtained in the prepared form. InGaAs
The effective mass of traveling electrons inside becomes smaller as the In composition increases. In order to reduce the electron effective mass of the channel electrons as much as possible, it is effective to increase the In composition as much as possible within the range where transition does not occur. However, the critical film thickness where transition does not occur becomes thinner as the In composition increases, and depending on the composition, a sufficient two-dimensional electron gas density for obtaining good device characteristics cannot be obtained. Further, the band gap of the channel becomes smaller as the proportion of In becomes larger, and the probability of collision ionization occurring under a high electric field increases, resulting in a hindrance to the high speed. InGaAs as shown in the conventional example
In the structure in which the InAs layer is inserted in the channel, the electrons in the InAs become hot electrons during high electric field operation, and impact ionization easily occurs. That is, for example, the drain conductance may be increased, which may hinder the improvement of the device performance.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明では以上の問題点
を解消し、良好なデバイス特性を与えるデバイス構造を
提供する。本発明の具体的意図は、InAlAs/In
GaAs系2次元電子ガス電界効果トランジスタに於い
て、トランジスタ動作の際に、チャネル電子が量子井戸
中で最も大きな分布確率を有する領域のIn組成を大き
くし、チャネル走行電子の実効的なドリフト速度を向上
させようとするものである。但し、高電界のもとで、衝
突イオン化の影響があまり顕著とならない程度のIn組
成比を実現させることが必要となる。
The present invention solves the above problems and provides a device structure which provides good device characteristics. The specific intent of the present invention is that InAlAs / In
In a GaAs-based two-dimensional electron gas field effect transistor, when the transistor operates, the In composition of the region where the channel electrons have the largest distribution probability in the quantum well is increased to increase the effective drift velocity of the channel traveling electrons. It is an attempt to improve. However, under a high electric field, it is necessary to realize an In composition ratio such that the effect of impact ionization is not so remarkable.

【0008】本発明による電界効果トランジスタは、半
絶縁性InP基板上に、バッファ層、ノンドープチャネ
ル層、n型不純物がドープされた電子供給層がこの順で
積層された電界効果トランジスタに於いて、前記ノンド
ープチャネル層がInx Ga1 - x As層(0.4<x
<0.9)であるとともに、そのIn組成比xは層厚方
向に段階状に変化していることを特徴とし、所望の位置
のIn組成を大きく設定することでデバイス中のチャネ
ル電子の走行特性の向上を達成することを意図するもの
である。
The field effect transistor according to the present invention is a field effect transistor in which a buffer layer, a non-doped channel layer, and an electron supply layer doped with an n-type impurity are stacked in this order on a semi-insulating InP substrate. The non-doped channel layer is an In x Ga 1 -x As layer (0.4 <x
<0.9), and the In composition ratio x changes stepwise in the layer thickness direction. By setting the In composition at a desired position to be large, the channel electrons in the device can travel. It is intended to achieve improved properties.

【0009】[0009]

【作用】チャネル中の2次元電子は量子井戸中で均一に
分布するものではなく、チャネルからみて電子供給層並
びに基板側の両界面付近は必然的に電子の存在確率は低
くなる。従ってこの付近のIn組成はあえて大きくせず
とも2次元電子ガス濃度や電子の実効ドリフト速度に大
きな影響を与えない。
The two-dimensional electrons in the channel are not uniformly distributed in the quantum well, and the probability of the existence of electrons inevitably becomes low near both the electron supply layer and the substrate side interface as seen from the channel. Therefore, the In composition in the vicinity does not significantly affect the two-dimensional electron gas concentration or the effective drift velocity of electrons even if it is not intentionally increased.

【0010】本発明においてはチャネルInGaAs層
の表面側、基板側のIn組成に比べ、該チャネル層の中
央付近のIn組成を大きく設定することにより、チャネ
ルの電子濃度の向上、チャネルを走行する全電子の平均
ドリフト速度の向上を可能にしている。つまりチャネル
InGaAs層の実効的なIn組成を高くすることと等
価な効果が得られる。
In the present invention, by increasing the In composition near the center of the channel layer as compared with the In composition on the surface side and the substrate side of the channel InGaAs layer, the electron concentration of the channel is improved and the entire channel travels. This makes it possible to improve the average drift velocity of electrons. That is, an effect equivalent to increasing the effective In composition of the channel InGaAs layer can be obtained.

【0011】[0011]

【実施例】本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0012】実施例1 図1に本発明(請求項1)の半導体装置の構造の1例を
表わす断面図を示す。
Embodiment 1 FIG. 1 is a sectional view showing an example of the structure of a semiconductor device of the present invention (claim 1).

【0013】半絶縁性InP基板11上にノンドープI
0 . 5 2 Al0 . 4 2 As層12が800nmの厚さ
で、第1のノンドープIn0 . 6 Ga0 . 4 As層13
aが5nmの厚さで、第2のノンドープIn0 . 8 Ga
0 . 2 As層13bが5nmの厚さで、第3のノンドー
プIn0 . 6 Ga0 . 4 As層13cが5nmの厚さ
で、ノンドープIn0 . 5 2 Al0 . 4 8 As層14が
3nmの厚さで、2×101 8 cm- 3 の濃度にn型S
iドープされたIn0 . 5 2 Al0 . 4 8 As電子供給
層15が30nmの厚さで、ノンドープIn0 . 5 2
0 . 4 8 Asショットキー層16が20nmの厚さ
で、5×101 8 cm- 3 の濃度にn型にSiドープさ
れたIn0 . 5 3 Ga0 . 4 7 Asキャップ層17が3
0nmの厚さで、それぞれ順次結晶成長される。
Non-doped I on the semi-insulating InP substrate 11
n 0. 5 2 Al 0. In 4 2 As layer 12 is 800nm thick, a first undoped In 0. 6 Ga 0. 4 As layer 13
a is 5 nm thick and the second undoped In 0.8 Ga
0. In 2 As layer 13b is 5nm thick, the third non-doped In 0. 6 Ga 0. 4 As layer 13c is 5nm thick, non-doped In 0. 5 2 Al 0. 4 8 As layer 14 The n-type S has a thickness of 3 nm and a concentration of 2 × 10 18 cm −3.
i doped an In 0. In 5 2 Al 0. 4 8 As the thickness of the electron supply layer 15 is 30 nm, a non-doped In 0. 5 2 A
. l 0 in 4 8 As Schottky layer 16 is 20nm thick, 5 × 10 1 8 cm - is In 0 which is Si-doped n-type to a concentration of 3 5 3 Ga 0 4 7 As cap layer 17.. Three
Crystals are sequentially grown with a thickness of 0 nm.

【0014】n型InGaAsキャップ層17上にオー
ミック電極であるソース電極18及びドレイン電極19
がAuGeとNiの蒸着及びそれに続く熱処理アロイに
よって形成されており、該オーミック電極間にノンドー
プInAlAsショットキー層16の途中までエッチン
グ除去されたリセス領域内部にTiとPtとAuにより
構成されるショットキーゲート電極20が形成されてい
る。
A source electrode 18 and a drain electrode 19 which are ohmic electrodes are formed on the n-type InGaAs cap layer 17.
Is formed by vapor deposition of AuGe and Ni and subsequent heat treatment alloy, and the Schottky composed of Ti, Pt, and Au is formed in the recess region etched and removed halfway through the non-doped InAlAs Schottky layer 16 between the ohmic electrodes. The gate electrode 20 is formed.

【0015】本実施例の電界効果トランジスタに於いて
は、第1、第2及び第3のノンドープInGaAs層そ
れぞれ13a、13b、13cで形成される量子井戸中
に2次元電子ガスが主として形成され、この2次元電子
ガスをチャネルとして動作する。2次元電子ガスはある
分布をもってこの3層に跨る量子井戸に存在するが、両
界面付近に比べるとチャネルの中央付近である第2のノ
ンドープInGaAs層13b中に電子分布の中心は存
在する。
In the field effect transistor of this embodiment, a two-dimensional electron gas is mainly formed in the quantum well formed by the first, second and third non-doped InGaAs layers 13a, 13b and 13c, respectively. The two-dimensional electron gas operates as a channel. The two-dimensional electron gas exists in the quantum well extending over these three layers with a certain distribution, but the center of the electron distribution exists in the second non-doped InGaAs layer 13b which is near the center of the channel as compared with the vicinity of both interfaces.

【0016】第2のノンドープInGaAs層13bに
於けるIn組成が第1のノンドープInGaAs層13
a及び第3のノンドープInGaAs層13cのIn組
成である0.6を越える0.8であり、従って、走行電
子の多くはこのIn濃度を反映して高速動作し、デバイ
スの特性向上に寄与する。図2に本実施例に於けるデバ
イス構造のゲート直下の伝導帯のエネルギーバンドダイ
アグラム及び電子の分布状態を、チャネル中のIn組成
比と対応させて示す。
The In composition of the second non-doped InGaAs layer 13b has the In composition of the first non-doped InGaAs layer 13
It is 0.8, which exceeds 0.6, which is the In composition of a and the third non-doped InGaAs layer 13c. Therefore, most of the traveling electrons operate at high speed reflecting this In concentration and contribute to the improvement of device characteristics. . FIG. 2 shows the energy band diagram of the conduction band just below the gate and the distribution state of electrons in the device structure of this example in association with the In composition ratio in the channel.

【0017】チャネルに用いられているInGaAs層
13a、13b、13cのIn組成は本実施例に於いて
は0.6に設定した第1及び第3のノンドープInGa
As層の間に0.8設定のInGaAs層を第2のノン
ドープチャネル層13bに用いているが、本発明はこの
第2のノンドープInGaAs層13bに於けるIn組
成比をこの値に限定するものではなく、歪層としてミス
フィット転移が発生しない範囲に於いては該In組成比
を更に大きくすることが可能である。
The In composition of the InGaAs layers 13a, 13b, 13c used for the channel is set to 0.6 in the present embodiment, and the first and third non-doped InGa are set.
An InGaAs layer having a setting of 0.8 between the As layers is used for the second non-doped channel layer 13b, but the present invention limits the In composition ratio in the second non-doped InGaAs layer 13b to this value. Instead, it is possible to further increase the In composition ratio in the range where the misfit transition does not occur as the strained layer.

【0018】同様に第1及び第3のノンドープInGa
As層13a、13cについてもそのIn組成を変化さ
せることが可能であり、InP材料に格子整合する0.
53を選んでも良い。特に、この第1及び第3のノンド
ープInGaAs層13a、13cについてはそのIn
組成比を逆に0.53より小さい値に選んでも良い。こ
うすることでチャネル層のチャネルの歪が緩和され、臨
界膜厚は増加し、トータルのチャネル膜厚を大きくする
ことが可能となる。
Similarly, the first and third non-doped InGa
It is possible to change the In composition of the As layers 13a and 13c as well, so that the In.
You may choose 53. In particular, regarding the first and third non-doped InGaAs layers 13a and 13c, the In
Conversely, the composition ratio may be selected to a value smaller than 0.53. By doing so, the strain of the channel of the channel layer is relaxed, the critical film thickness is increased, and the total channel film thickness can be increased.

【0019】実施例2 図3に本発明の(請求項2)の半導体装置の構造の1例
を表わす断面図を示す。
Embodiment 2 FIG. 3 is a sectional view showing an example of the structure of a semiconductor device according to (claim 2) of the present invention.

【0020】半絶縁性InP基板111上にノンドープ
In0 . 5 2 Al0 . 4 8 As層112が800nmの
厚さで、第1のノンドープIn0 . 6 Ga0 . 4 As層
113aが3nm、第2のノンドープIn0 . 8 Ga
0 . 2 As層113bが5nmの厚さで、第3のノンド
ープIn0 . 7 Ga0 . 3 As層113cが4nmの厚
さで、第4のノンドープIn0 . 6 Ga0 . 4 As層1
13dが3nmの厚さで、ノンドープIn0 . 5 2 As
0 . 4 8 As層114が3nmの厚さで、2×101 8
cm- 3 の濃度にn型にSiドープされたIn0 . 5 2
Al0 . 4 8 As電子供給層115が30nmの厚さ
で、ノンドープIn0 . 5 2 Al0 . 4 8 Asショット
キー層116が20nmの厚さで、5×101 8 cm
- 3 の濃度にn型にSiドープされたIn0 . 5 3 Ga
0 . 4 7 Asキャップ層117が30nmの厚さで、そ
れぞれ順次結晶成長される。
The semi-insulating InP substrate 111 on the undoped In 0 in. In 5 2 Al 0. 4 8 As layer 112 is 800nm thick, a first undoped In 0. 6 Ga 0. 4 As layer 113a is 3 nm, Second non-doped In 0.8 Ga
0. 2 As layer 113b is 5nm thick, a third undoped In 0. 7 Ga 0. In 3 As layer 113c is 4nm thick, a fourth non-doped In 0. 6 Ga 0. 4 As layer 1
13d is a thickness of 3 nm, a non-doped In 0. 5 2 As
0. In 4 8 As layer 114 is 3nm thick, 2 × 10 1 8
cm -. In 0 which is Si-doped n-type to a concentration of 3 5 2
Al 0. 4 8 In As electron supply layer 115 is 30nm thick, non-doped In 0. 5 2 Al 0. 4 8 As Schottky layer 116 is 20nm thick, 5 × 10 1 8 cm
-. A concentration of 3 were Si doped n-type an In 0 5 3 Ga
The 0.47 As cap layer 117 is successively grown to a thickness of 30 nm.

【0021】n型InGaAsキャップ層117上にソ
ース電極118、ドレイン電極119がAuGeとNi
の蒸着及び熱処理によるアロイにより形成されており、
該オーミック電極間にノンドープInAlAsショット
キー層116の途中までエッチング除去されたリセス中
にTiとPtとAuにより構成されるショットキーゲー
ト電極120が形成されている。
A source electrode 118 and a drain electrode 119 are formed of AuGe and Ni on the n-type InGaAs cap layer 117.
It is formed by alloying by vapor deposition and heat treatment of
A Schottky gate electrode 120 made of Ti, Pt, and Au is formed between the ohmic electrodes in a recess etched and removed halfway through the non-doped InAlAs Schottky layer 116.

【0022】本実施例の電界効果トランジスタに於いて
は、第1、第2、第3及び第4のノンドープInGaA
s層それぞれ113a、113b、113c、113d
で形成される量子井戸中に2次元電子ガスが形成され、
この2次元電子ガスをチャネルとして動作する。2次元
電子ガスはある分布をもってこの4層に跨る量子井戸に
存在するが、両界面付近に比べるとチャネルの中央付近
である第2のノンドープInGaAs層113b、乃至
第3のノンドープInGaAs層113c中に電子分布
の中心は存在する。
In the field effect transistor of this embodiment, the first, second, third and fourth non-doped InGaA are used.
s layers 113a, 113b, 113c, 113d
A two-dimensional electron gas is formed in the quantum well formed by
The two-dimensional electron gas operates as a channel. The two-dimensional electron gas has a certain distribution in the quantum wells extending over these four layers, but in the second non-doped InGaAs layer 113b to the third non-doped InGaAs layer 113c, which is near the center of the channel as compared with the vicinity of both interfaces. The center of electron distribution exists.

【0023】第3のノンドープInGaAs層113c
に於けるIn組成が第1のノンドープInGaAs層1
13a及び第4のノンドープInGaAs層113dの
In組成である0.6を越える0.7であり、更に第2
のノンドープInGaAs層113bのIn組成はそれ
を越える0.8に設定している。量子井戸の構造をこの
ようにすることでそこに蓄積するチャネル電子の中心は
チャネルの基板側に移ることになり、デバイスの動作バ
イアスがピンチオフ近傍で動作する場合に有効な電子分
布となる。走行電子の多くはチャネルのこのようなIn
濃度分布を反映して高速動作し、デバイスの特性向上を
保証する。図4に本実施例に於けるデバイス構造のゲー
ト直下のバンドダイアグラム及び電子の分布状態を、チ
ャネル中のIn組成比と対応させて示す。
Third non-doped InGaAs layer 113c
In composition in the first non-doped InGaAs layer 1
13a and the In composition of the fourth non-doped InGaAs layer 113d are 0.7, which exceeds the In composition of 0.6.
The In composition of the non-doped InGaAs layer 113b is set to 0.8, which exceeds it. By making the structure of the quantum well in this way, the center of the channel electrons accumulated therein shifts to the substrate side of the channel, and the electron distribution becomes effective when the operating bias of the device operates near the pinch-off. Most of the traveling electrons are In
It operates at high speed by reflecting the concentration distribution and guarantees improvement of device characteristics. FIG. 4 shows a band diagram immediately below the gate and a distribution state of electrons in the device structure of this example in association with the In composition ratio in the channel.

【0024】チャネルに用いられているInGaAs層
113a、113b、113c、113dのIn組成は
本実施例に於いては0.6に設定した第1及び第4のノ
ンドープInGaAs層の間に0.7設定のInGaA
s層を第3のノンドープチャネル層113cに、又0.
8設定のInGaAs層を第2のノンドープチャネル層
113bに用いているが、本発明はこれらのノンドープ
InGaAs層に於けるIn組成比をこの値に限定する
ものではなく、それぞれの層のIn組成比x1、x2、
x3、x4の大小関係x1<x2及びx4<x3<x2
が保証されているならば、歪層としてミスフィット転移
が発生しない範囲に於いて該In組成比を適宜変更する
ことが可能である。
The In composition of the InGaAs layers 113a, 113b, 113c, 113d used for the channel is set to 0.6 in this embodiment, and the In composition is set to 0.7 between the first and fourth non-doped InGaAs layers. Setting InGaA
s layer as the third non-doped channel layer 113c and 0.
Although the InGaAs layer of 8 settings is used for the second non-doped channel layer 113b, the present invention does not limit the In composition ratio in these non-doped InGaAs layers to this value, but the In composition ratio of each layer. x1, x2,
The magnitude relationship of x3 and x4 x1 <x2 and x4 <x3 <x2
Is guaranteed, the In composition ratio can be appropriately changed within the range where misfit transition does not occur in the strained layer.

【0025】同様に第1及び第4のノンドープInGa
As層113a、113dについてもそのIn組成を変
化させることが可能であり、InP材料に格子整合する
0.53を選んでも良い。特に、この第1及び第4のノ
ンドープInGaAs層113a、113dについては
そのIn組成比を逆に0.53より小さい値に選んでも
良い。こうすることでチャネルの臨界膜厚は増加し、ト
ータルチャネル膜厚を大きくすることが可能となる。
Similarly, first and fourth non-doped InGa
The In composition of the As layers 113a and 113d can be changed, and 0.53 that lattice-matches the InP material may be selected. In particular, the In composition ratio of the first and fourth non-doped InGaAs layers 113a and 113d may be conversely selected to be smaller than 0.53. By doing so, the critical film thickness of the channel is increased and the total channel film thickness can be increased.

【0026】実施例3 本発明(請求項3)を適用した半導体装置の構造の1例
を示す。構造図は実施例2と同じ(図3)であるがIn
GaAs層の組成比の関係が異なっている。
Example 3 An example of the structure of a semiconductor device to which the present invention (claim 3) is applied will be shown. The structural diagram is the same as that of the second embodiment (FIG. 3), but In
The composition ratios of the GaAs layers are different.

【0027】半絶縁性InP基板111上にノンドープ
In0 . 5 2 Al0 . 4 8 As層112が800nmの
厚さで、第1のノンドープIn0 . 6 Ga0 . 4 As層
113aが3nmの厚さで、第2のノンドープIn
0 . 7 Ga0 . 3 As層113bが4nmの厚さで、第
3のノンドープIn0 . 8 Ga0 . 2 As層113cが
5nmの厚さで、第4のノンドープIn0 . 6 Ga
0 . 4 As層113dが3nmの厚さで、ノンドープI
0 . 5 2 Al0 . 4 8 As層114が3nmの厚さ
で、2×101 8 cm- 3 の濃度にn型にSiドープさ
れたIn0 . 5 2 Al0 .4 8 As電子供給層115が
30nmの厚さで、ノンドープIn0 . 5 2 Al
0. 4 8 Asショットキー層116が20nmの厚さ
で、5×101 8 cm- 3 の濃度にn型にSiドープさ
れたIn0 . 5 3 Ga0 . 4 7 Asキャップ層117が
30nmの厚さで、それぞれ順次結晶成長される。
The semi-insulating InP substrate 111 the undoped In 0 on. In 5 2 Al 0. 4 8 As layer 112 is 800nm thick, a first undoped In 0. 6 Ga 0. 4 As layer 113a is 3nm of Second thick undoped In
0. 7 Ga 0. 3 in As layer 113b is 4nm thick, the third non-doped In 0. 8 Ga 0. 2 As layer 113c is 5nm thick, a fourth non-doped In 0. 6 Ga
0.4 As layer 113d has a thickness of 3 nm and is undoped I
.. n 0 5 2 Al 0 4 at 8 As layer 114 is 3nm thick, 2 × 10 1 8 cm - . In 0 which is Si-doped n-type to a concentration of 3 5 2 Al 0 .4 8 As electronic The supply layer 115 has a thickness of 30 nm and is made of non-doped In 0.52 Al .
At a thickness of 0. 4 8 As Schottky layer 116 is 20nm, 5 × 10 1 8 cm -.. 3 of In concentration is Si doped n-type to 0 5 3 Ga 0 4 7 As cap layer 117 is 30nm With the thickness of, the crystals are successively grown.

【0028】n型InGaAsキャップ層117上にソ
ース電極118、ドレイン電極119がAuGeとNi
の熱処理アロイ工程によって形成されており、該オーミ
ック電極間にノンドープInAlAsショットキー層1
16の途中までエッチング除去されたリセス中にショッ
トキーゲート電極120が例えばTiとPtとAuの蒸
着によって形成されている。
A source electrode 118 and a drain electrode 119 are formed of AuGe and Ni on the n-type InGaAs cap layer 117.
Of the non-doped InAlAs Schottky layer 1 formed between the ohmic electrodes.
The Schottky gate electrode 120 is formed by vapor deposition of, for example, Ti, Pt, and Au in the recess that has been etched and removed up to the middle of 16.

【0029】本実施例の電界効果トランジスタに於いて
は、第1、第2、第3及び第4のノンドープInGaA
s層それぞれ113a、113b、113c、113d
で形成される量子井戸中に2次元電子ガスが形成され、
この2次元電子ガスをチャネルとして動作する。2次元
電子ガスはある分布をもってこの4層に跨る量子井戸に
存在するが、両界面付近に比べるとチャネルの中央付近
である第2のノンドープInGaAs層113b、乃至
第3のノンドープInGaAs層113c中に電子分布
の中心は存在する。
In the field effect transistor of this embodiment, the first, second, third and fourth non-doped InGaA are used.
s layers 113a, 113b, 113c, 113d
A two-dimensional electron gas is formed in the quantum well formed by
The two-dimensional electron gas operates as a channel. The two-dimensional electron gas has a certain distribution in the quantum wells extending over these four layers, but in the second non-doped InGaAs layer 113b to the third non-doped InGaAs layer 113c, which is near the center of the channel as compared with the vicinity of both interfaces. The center of electron distribution exists.

【0030】第2のノンドープInGaAs層113b
に於けるIn組成が第1のノンドープInGaAs層1
13a及び第4のノンドープInGaAs層113dの
In組成である。0.6を越える0.7であり、更に第
3のノンドープInGaAs層113cのIn組成はそ
れを越える0.8に設定している。量子井戸の構造をこ
のようにすることでそこに蓄積するチャネル電子の分布
の中心はチャネルの表面側にシフトする事になり、デバ
イスの動作バイアスが大電流で動作する場合には有効な
電子分布となる。走行電子の多くはチャネルのこのよう
なIn濃度分布を反映して高速動作し、デバイスの特性
向上を保証する。図5に本実施例に於けるデバイス構造
のゲート直下のバンドダイアグラム及び電子の分布状態
を、チャネル中のIn組成比と対応させて示す。
Second non-doped InGaAs layer 113b
In composition in the first non-doped InGaAs layer 1
13a and the In composition of the fourth non-doped InGaAs layer 113d. It is set to 0.7 which exceeds 0.6, and the In composition of the third non-doped InGaAs layer 113c is set to 0.8 which exceeds it. By making the structure of the quantum well in this way, the center of the distribution of the channel electrons accumulated in the quantum well shifts to the surface side of the channel, and the effective electron distribution is obtained when the device operating bias operates at a large current. Becomes Most of the traveling electrons operate at a high speed by reflecting such an In concentration distribution of the channel, thereby guaranteeing an improvement in device characteristics. FIG. 5 shows a band diagram and a distribution state of electrons just below the gate of the device structure in this example in association with the In composition ratio in the channel.

【0031】チャネルに用いられているInGaAs層
113a、113b、113c、113dのIn組成は
本実施例に於いては0.6に設定した第1及び第4のノ
ンドープInGaAs層の間に0.7設定のInGaA
s層を第2のノンドープチャネル層113bに、又0.
8設定のInGaAs層第3のノンドープチャネル層1
13cに用いているが、本発明はこれらのノンドープI
nGaAs層に於けるIn組成比をこの値に限定するも
のではなく、それぞれの層のIn組成比x1、x2、x
3、x4の大小関係がx1<x2<x3及びx4<x3
が保証されているならば、歪層としてミスフィット転移
が発生しない範囲に於いて該In組成比を適宜変更する
ことが可能である。
The In composition of the InGaAs layers 113a, 113b, 113c, 113d used for the channel is set to 0.6 in this embodiment, and the In composition is set to 0.7 between the first and fourth non-doped InGaAs layers. Setting InGaA
s layer as the second non-doped channel layer 113b, and 0.
InGaAs layer with 8 settings Third non-doped channel layer 1
13c, the present invention uses these non-doped I
The In composition ratio in the nGaAs layer is not limited to this value, and the In composition ratio x1, x2, x in each layer is not limited to this value.
The magnitude relationship between 3 and x4 is x1 <x2 <x3 and x4 <x3
Is guaranteed, the In composition ratio can be appropriately changed within the range where misfit transition does not occur in the strained layer.

【0032】同様に第1及び第4のノンドープInGa
As層113a、113dについてもそのIn組成を変
化させることが可能であり、InP材料に格子整合する
0.53を選んでも良い。特に、この第1及び第4のノ
ンドープInGaAs層113a、113dについては
そのIn組成比を逆に0.53より小さい値に選んでも
良い。こうすることでチャネルの臨界膜厚は増加し、ト
ータルチャネル膜厚を大きくすることが可能となる。
Similarly, first and fourth non-doped InGa
The In composition of the As layers 113a and 113d can be changed, and 0.53 that lattice-matches the InP material may be selected. In particular, the In composition ratio of the first and fourth non-doped InGaAs layers 113a and 113d may be conversely selected to be smaller than 0.53. By doing so, the critical film thickness of the channel is increased and the total channel film thickness can be increased.

【0033】実施例4 図6に本発明(請求項4)の半導体装置の構造の1例を
表す断面図を示す。
Embodiment 4 FIG. 6 is a sectional view showing an example of the structure of a semiconductor device of the present invention (claim 4).

【0034】半絶縁性InP基板211上にノンドープ
In0 . 5 2 Al0 . 4 8 As層212が800nmの
厚さで、第1のノンドープIn0 . 6 Ga0 . 4 As層
213aが3nmの厚さで、第2のノンドープIn
0 . 8 Ga0 . 2 As層213bが3nmの厚さで、第
3のノンドープIn0 . 7 2 Ga0 . 2 8 As層213
cが3nmの厚さで、第4のノンドープIn0 . 6 5
0 . 3 5 As層213dが3nmの厚さで、第5のノ
ンドープIn0 . 6 Ga0 . 4 As層213eが3nm
の厚さで、ノンドープIn0 . 5 2 Al0 . 4 8 As層
214が3nmの厚さで、2×101 8 cm- 3 の濃度
にn型にSiドープされたIn0 . 5 2 Al0 . 4 8
s電子供給層215が例30nmの厚さで、ノンドープ
In0 . 5 2Al0 . 4 8 Asショットキー層216が
20nmの厚さで、5×101 8 cm- 3 の濃度にn型
にSiドープされたIn0 . 5 3 Al0 . 4 7 Asキャ
ップ層217が30nmの厚さで、それぞれ順次結晶成
長される。
The semi-insulating InP substrate 211 the undoped In 0 on. In 5 2 Al 0. 4 8 As layer 212 of 800nm thickness, a first undoped In 0. 6 Ga 0. 4 As layer 213a is 3nm of Second thick undoped In
0. 8 Ga 0. 2 As layer 213b is in a thickness of 3 nm, the third non-doped In 0. 7 2 Ga 0. 2 8 As layer 213
c is a thickness of 3 nm, the fourth non-doped In 0. 6 5 G
a 0. 3 in 5 As layer 213d is 3nm thick, a fifth undoped In 0. 6 Ga 0. 4 As layer 213e is 3nm
.. With a thickness of, undoped In 0 5 2 Al 0 4 8 In As layer 214 is 3nm thick, 2 × 10 1 8 cm - . In 0 which is Si-doped n-type to a third concentration 5 2 Al 0.48 A
s to a thickness of the electron supply layer 215 is an example 30 nm, undoped In 0 5 2 Al 0 4 8 As Schottky layer 216 of 20nm thickness, 5 × 10 1 8 cm - .. to 3 n-type to a concentration of Si-doped in 0. 5 3 Al 0. in 4 7 as cap layer 217 is 30nm thick are sequentially grown respectively.

【0035】n型InGaAsキャップ217上にソー
ス電極218、ドレイン電極219がAuGe及びNi
の蒸着及びそれに続く熱処理アロイにより形成されてお
り、該オーミック電極間に前記ノンドープInAlAs
ショットキー層216の途中までエッチング除去された
リセス領域内部にTiとPtとAuの蒸着からよりなる
ショットキーゲート電極202が形成されている。
The source electrode 218 and the drain electrode 219 are AuGe and Ni on the n-type InGaAs cap 217.
Of the non-doped InAlAs between the ohmic electrodes.
A Schottky gate electrode 202 made of vapor deposition of Ti, Pt, and Au is formed inside the recessed region that is etched and removed halfway through the Schottky layer 216.

【0036】本実施例の電界効果トランジスタに於いて
は、第1、第2、第3、第4及び第5のノンドープIn
GaAs層それぞれ213a、213b、213c、2
13d、213eで形成される量子井戸中に2次元電子
ガスが形成され、この2次元電子ガスをチャネルとして
動作する。2次元電子ガスはある分布をもってこの5層
に跨る量子井戸に存在するが、両界面付近に比べるとチ
ャネルの中央付近である第2、第3、第4のノンドープ
InGaAs層213b、213c、213d中に電子
分布の中心は存在する。
In the field effect transistor of this embodiment, the first, second, third, fourth and fifth non-doped In are used.
GaAs layers 213a, 213b, 213c, 2 respectively
Two-dimensional electron gas is formed in the quantum well formed by 13d and 213e, and this two-dimensional electron gas operates as a channel. The two-dimensional electron gas has a certain distribution in the quantum well extending over these five layers, but in the second, third, and fourth non-doped InGaAs layers 213b, 213c, and 213d, which are near the center of the channel as compared with the vicinity of both interfaces. There is a center of electron distribution in.

【0037】第4のノンドープInGaAs層213d
に於けるIn組成が第1のノンドープInGaAs層2
13a及び第5のノンドープInGaAs層213eの
In組成である0.6を越える0.65であり、更に第
3のノンドープInGaAs層213cのIn組成はそ
れを越える0.72に設定している。又更に、第2のノ
ンドープInGaAs層213bのIn組成は0.8に
設定され、チャネル中で最もIn組成が高くなってい
る。量子井戸の構造をこのようにすることでそこに蓄積
するチャネル電子の分布中心はチャネルの基板側にシフ
トする事になり、デバイスがピンチオフ近傍で動作する
際は有効な電子分布となる。走行電子の多くはチャネル
のこのようなIn濃度分布を反映して高速動作し、デバ
イスの特性向上を保証する。図7に本実施例に於けるデ
バイス構造のゲート直下のデバイス構造のゲート直下の
バンドダイアグラム及び電子の分布状態を、チャネル中
のIn組成比と対応させて示す。
Fourth non-doped InGaAs layer 213d
In composition in the first non-doped InGaAs layer 2
The In composition of the 13a and the fifth non-doped InGaAs layer 213e is 0.65, which exceeds 0.6, and the In composition of the third non-doped InGaAs layer 213c is set to 0.72, which exceeds it. Furthermore, the In composition of the second non-doped InGaAs layer 213b is set to 0.8, and the In composition is the highest in the channel. By making the structure of the quantum well in this way, the distribution center of the channel electrons accumulated therein shifts to the substrate side of the channel, and the electron distribution becomes effective when the device operates near the pinch-off. Most of the traveling electrons operate at a high speed by reflecting such an In concentration distribution of the channel, thereby guaranteeing an improvement in device characteristics. FIG. 7 shows a band diagram and a distribution state of electrons just below the gate of the device structure directly below the gate of the device structure in this example in association with the In composition ratio in the channel.

【0038】チャネルに用いられているInGaAs層
213a、213b、213c、213d、213eの
In組成は本実施例に於いては0.6に設定した第1及
び第5のノンドープInGaAs層の間に0.65設定
のInGaAs層を第4のノンドープチャネル層213
dに、又0.72設定のInGaAs層を第3のノンド
ープチャネル層213cに、又0.8設定のInGaA
s層を第2のノンドープチャネル層213bに用いてい
るが、本発明はこれらのノンドープInGaAs層に於
けるIn組成比をこの値に限定するものではなく、それ
ぞれの層のIn組成比x1、x2、x3、x4、x5の
大小関係x1<x2、及びx5<x4<x3<x2が保
証されているならば、歪層としてミスフィット転移が発
生しない範囲に於いて該In組成比を適宜変更すること
が可能である。
The In composition of the InGaAs layers 213a, 213b, 213c, 213d, and 213e used for the channel is set to 0.6 in this embodiment, and the In composition is 0 between the first and fifth non-doped InGaAs layers. The InGaAs layer set to .65 is used as a fourth non-doped channel layer 213.
d, the InGaAs layer of 0.72 setting to the third non-doped channel layer 213c, and the InGaA of 0.8 setting.
Although the s layer is used as the second non-doped channel layer 213b, the present invention does not limit the In composition ratio in these non-doped InGaAs layers to this value, and the In composition ratios x1 and x2 of the respective layers are not limited to this value. , X3, x4, and x5, if the magnitude relationship x1 <x2 and x5 <x4 <x3 <x2 are guaranteed, the In composition ratio is appropriately changed within the range where misfit transition does not occur as the strained layer. It is possible.

【0039】同様に第1及び第5のノンドープInGa
As層213a、213eについてもそのIn組成を変
化させることが可能であり、InP材料に格子整合する
0.53を選んでも良い。特に、この第1及び第5のノ
ンドープInGaAs層213a、213eについては
そのIn組成比を逆に0.53より小さい値に選んでも
良い。こうすることでチャネルの臨界膜厚は増加し、ト
ータルのチャネル膜厚を大きくすることがか可能とな
る。
Similarly, first and fifth non-doped InGa
The In composition of the As layers 213a and 213e can be changed, and 0.53 that lattice-matches the InP material may be selected. In particular, the In composition ratio of the first and fifth non-doped InGaAs layers 213a and 213e may be selected to a value smaller than 0.53. By doing so, the critical film thickness of the channel is increased, and it is possible to increase the total film thickness of the channel.

【0040】実施例5 本発明(請求項5)の半導体装置の1例の構造を示す。
構造は実施例4の図6と同じであるがInGaAs層の
組成の関係が異なっている。
Example 5 A structure of an example of a semiconductor device of the present invention (claim 5) is shown.
The structure is the same as in FIG. 6 of the fourth embodiment, but the composition relation of the InGaAs layer is different.

【0041】半絶縁性InP基板211上にノンドープ
In0 . 5 2 Al0 . 4 8 As層212が800nmの
厚さで、第1のノンドープIn0 . 6 Ga0 . 4 As層
213aが3nmの厚さで、第2のノンドープIn
0 . 7 Ga0 . 3 As層213bが3nmの厚さで、第
3のノンドープIn0 . 8 Ga0 . 2 As層213cが
3nmの厚さで、第4のノンドープIn0 . 7 Ga
0 . 3 As層213dが3nmの厚さで、第5のノンド
ープIn0 . 6 Ga0 . 4 As層213eが3nmの厚
さで、ノンドープIn0 . 5 2 Al0 . 4 8 As層21
4が3nmの厚さで、2×101 8 cm- 3 の濃度にn
型にSiドープされたIn0 . 5 2 Al0 . 4 8As電
子供給層215が30nmの厚さで、ノンドープIn
0 . 5 2 Al0 . 4 8 Asショットキー層216が20
nmの厚さで、5×101 8 cm- 3 の濃度にn型にS
iドープされたIn0 . 5 3 Ga0 . 4 7 Asキャップ
層217が30nmの厚さで、それぞれ順次結晶成長さ
れる。
The semi-insulating InP substrate 211 on the undoped an In 0. In 5 2 Al 0. 4 8 As layer 212 of 800nm thickness, a first undoped In 0. 6 Ga 0. 4 As layer 213a is 3nm of Second thick undoped In
0. 7 Ga 0. 3 As layer 213b is a thickness of 3nm, the third non-doped In 0. 8 Ga 0. 2 As layer 213c is 3nm thick, a fourth non-doped In 0. 7 Ga
0. 3 As layer 213d is a thickness of 3nm, the fifth undoped In 0. 6 Ga 0. 4 As layer 213e is 3nm thick, non-doped In 0. 5 2 Al 0. 4 8 As layer 21
4 is 3 nm thick and has a concentration of 2 × 10 18 cm −3
In 0 the mold to the Si-doped. In 5 2 Al 0. 4 8 As electron supply layer 215 is 30nm thick, doped In
0. 5 2 Al 0. 4 8 As Schottky layer 216 is 20
S with n-type thickness of 5 × 10 18 cm -3
i doped In 0. 5 3 Ga 0. In 4 7 As cap layer 217 is 30nm thick are sequentially grown respectively.

【0042】n型InGaAsキャップ層217上にソ
ース電極218、ドレイン電極219がAuGe及びN
iの蒸着及びそれに続く熱処理アロイにより形成されて
おり、該オーミック電極間にノンドープInAlAsシ
ョットキー層216の途中までエッチング除去されたリ
セス領域内部にTiとPtとAuからよりなるショット
キーゲート電極220が形成されている。
The source electrode 218 and the drain electrode 219 are AuGe and N on the n-type InGaAs cap layer 217.
A Schottky gate electrode 220 made of Ti, Pt, and Au is formed in the recess region, which is formed by the vapor deposition of i and the subsequent heat treatment alloy and is etched and removed to the middle of the non-doped InAlAs Schottky layer 216 between the ohmic electrodes. Has been formed.

【0043】本実施例の電界効果トランジスタに於いて
は、第1、第2、第3、第4及び第5のノンドープIn
GaAs層それぞれ213a、213b、213c、2
13d、213eで形成される量子井戸中に2次元電子
ガスが形成され、この2次元電子ガスをチャネルとして
動作する。2次元電子ガスはある分布をもってこの5層
に跨る量子井戸に存在するが、両界面付近に比べるとチ
ャネルの中央付近である第2、第3、第4のノンドープ
InGaAs層213b、213c、213d中に電子
分布の中心は存在する。
In the field effect transistor of this embodiment, the first, second, third, fourth and fifth non-doped In are used.
GaAs layers 213a, 213b, 213c, 2 respectively
Two-dimensional electron gas is formed in the quantum well formed by 13d and 213e, and this two-dimensional electron gas operates as a channel. The two-dimensional electron gas has a certain distribution in the quantum well extending over these five layers, but in the second, third, and fourth non-doped InGaAs layers 213b, 213c, and 213d, which are near the center of the channel as compared with the vicinity of both interfaces. There is a center of electron distribution in.

【0044】第4のノンドープInGaAs層213b
と213dに於けるIn組成が第1のノンドープInG
aAs層213a及び第5のノンドープInGaAs層
213eのIn組成である0.6を越える0.7であ
る。更に第3のノンドープInGaAs層213cのI
n組成は0.8に設定され、チャネル中で最もIn組成
が高くなっている。量子井戸の構造をこのようにするこ
とでそこに蓄積するチャネル電子の分布中心は中央にシ
フトする事になり、デバイスが動作上有効な電子分布と
なる。走行電子の多くはチャネルのこのようなIn濃度
分布を反映して高速動作し、デバイスの特性向上を保証
する。図8に本実施例に於けるデバイス構造のゲート直
下のバンドダイアグラム及び電子の分布状態を、チャネ
ル中のIn組成比と対応させて示す。
Fourth non-doped InGaAs layer 213b
And 213d have the first In composition of the first undoped InG
It is 0.7 which exceeds 0.6 which is the In composition of the aAs layer 213a and the fifth non-doped InGaAs layer 213e. Furthermore, I of the third non-doped InGaAs layer 213c
The n composition is set to 0.8, and the In composition is highest in the channel. By making the structure of the quantum well in this way, the distribution center of the channel electrons accumulated therein shifts to the center, and the device has an effective electron distribution in operation. Most of the traveling electrons operate at a high speed by reflecting such an In concentration distribution of the channel, thereby guaranteeing an improvement in device characteristics. FIG. 8 shows a band diagram immediately below the gate and a distribution state of electrons in the device structure of this example in association with the In composition ratio in the channel.

【0045】チャネルに用いられているInGaAs層
213a、213b、213c、213d、213eの
In組成は本実施例に於いては0.6に設定した第1及
び第5のノンドープInGaAs層の間に0.7設定の
InGaAs層を第2のノンドープチャネル層213b
と第4のノンドープチャネル層213dに、又0.8設
定のInGaAs層を第3のノンドープチャネル層21
3cに用いているが、本発明はこれらのノンドープIn
GaAs層に於けるIn組成比をこの値に限定するもの
ではなく、それぞれの層のIn組成比x1、x2、x
3、x4、x5の大小関係がx1<x2<x3、x5<
x4<x3が保証されているならば、歪層としてミスフ
ィット転移が発生しない範囲に於いて該In組成比を適
宜変更することが可能である。
The In composition of the InGaAs layers 213a, 213b, 213c, 213d, and 213e used for the channel is set to 0.6 in this embodiment, and is 0 between the first and fifth non-doped InGaAs layers. The second non-doped channel layer 213b with the InGaAs layer set to 0.7.
And a fourth non-doped channel layer 213d, and an InGaAs layer with 0.8 setting as the third non-doped channel layer 21.
3c, the present invention uses these non-doped In
The In composition ratio in the GaAs layer is not limited to this value, but the In composition ratio x1, x2, x in each layer
The magnitude relationship of 3, x4, x5 is x1 <x2 <x3, x5 <
If x4 <x3 is guaranteed, the In composition ratio can be appropriately changed within a range where misfit transition does not occur in the strained layer.

【0046】同様に第1及び第5のノンドープInGa
As層213a、213eについてもそのIn組成を変
化させることが可能であり、InP材料に格子整合する
0.53を選んでも良い。特に、この第1及び第5のノ
ンドープInGaAs層213a、213eについては
そのIn組成比を逆に0.53より小さい値に選んでも
良い。こうすることでチャネルの臨界膜厚は増加し、ト
ータルのチャネル膜厚を大きくすることが可能となる。
Similarly, first and fifth non-doped InGa
The In composition of the As layers 213a and 213e can be changed, and 0.53 that lattice-matches the InP material may be selected. In particular, the In composition ratio of the first and fifth non-doped InGaAs layers 213a and 213e may be selected to a value smaller than 0.53. By doing so, the critical thickness of the channel increases, and the total channel thickness can be increased.

【0047】実施例6 本発明(請求項6)の半導体装置の構造の1例を示す構
造は実施例4の図6と同じであるがInGaAs層の組
成の関係が異なっている。
Example 6 The structure showing an example of the structure of the semiconductor device of the present invention (claim 6) is the same as that of FIG. 6 of Example 4, but the composition relation of the InGaAs layer is different.

【0048】半絶縁性InP基板211上にノンドープ
In0 . 5 2 Al0 . 4 8 As層212が800nmの
厚さで、第1のノンドープIn0 . 6 Ga0 . 4 As層
213aが3nmの厚さで、第2のノンドープIn
0 . 6 5 Ga0 . 3 5 As層213bが3nmの厚さ
で、第3のノンドープIn0 . 7 2 Ga0 . 2 8 As層
213cが3nmの厚さで、第4のノンドープIn
0 . 8 Ga0 . 2 As層213dが3nmの厚さで、第
5のノンドープIn0 . 6 Ga0 . 4 As層213eが
3nmの厚さで、ノンドープIn0 . 5 2 Al0 . 4 8
As層214が3nmの厚さで、2×101 8 cm- 3
n型にドープされたIn0 . 5 2 Al0 . 4 8 As電子
供給層215が30nmの厚さで、ノンドープIn
0 . 5 2 Al0 . 4 8 Asショットキー層216が20
nmの厚さで、5×101 8 cm- 3 の濃度にn型にS
iドープされたIn0 . 5 3 Ga0 . 4 7 Asキャップ
層217が30nmの厚さで、それぞれ順次結晶成長さ
れる。
The semi-insulating InP substrate 211 the undoped In 0 on. In 5 2 Al 0. 4 8 As layer 212 of 800nm thickness, a first undoped In 0. 6 Ga 0. 4 As layer 213a is 3nm of Second thick undoped In
0. 6 5 Ga 0. 3 in 5 As layer 213b is 3nm thick, the third non-doped In 0. 7 2 Ga 0. 2 8 As layer 213c is 3nm thick, a fourth doped In
0. 8 Ga 0. In 2 As layer 213d is 3nm thick, a thickness of the fifth undoped In 0. 6 Ga 0. 4 As layer 213e is 3nm, a non-doped In 0. 5 2 Al 0. 4 8
The As layer 214 has a thickness of 3 nm and has a thickness of 2 × 10 18 cm −3
n-type doped the In 0. In 5 2 Al 0. 4 8 As electron supply layer 215 is 30nm thick, doped In
0. 5 2 Al 0. 4 8 As Schottky layer 216 is 20
S with n-type thickness of 5 × 10 18 cm -3
i doped In 0. 5 3 Ga 0. In 4 7 As cap layer 217 is 30nm thick are sequentially grown respectively.

【0049】n型InGaAsキャップ層217上にソ
ース電極218、ドレイン電極219がAuGeとNi
の蒸着及びそれに続く熱処理アロイ工程により形成され
ており、該オーミック電極間にノンドープInAlAs
ショツトキー層216の途中までエッチング除去された
リセス領域内部にTiとPtとAuにより構成されたシ
ョットキーゲート電極220が形成されてなる。
A source electrode 218 and a drain electrode 219 are formed on the n-type InGaAs cap layer 217 by using AuGe and Ni.
Of non-doped InAlAs between the ohmic electrodes.
A Schottky gate electrode 220 composed of Ti, Pt, and Au is formed inside the recess region that is etched and removed halfway through the Schottky layer 216.

【0050】本実施例の電界効果トランジスタに於いて
は、第1、第2、第3、第4及び第5のノンドープIn
GaAs層それぞれ213a、213b、213c、2
13d、213eで形成される量子井戸中に2次元電子
ガスが形成され、この2次元電子ガスをチャネルとして
動作する。2次元電子ガスはある分布をもってこの5層
に跨る量子井戸に存在するが、両界面付近に比べるとチ
ャネルの中央付近である第2、第3、第4のノンドープ
InGaAs層213b、213c、213d中に電子
分布の中心は存在する。
In the field effect transistor of this embodiment, the first, second, third, fourth and fifth non-doped In are used.
GaAs layers 213a, 213b, 213c, 2 respectively
Two-dimensional electron gas is formed in the quantum well formed by 13d and 213e, and this two-dimensional electron gas operates as a channel. The two-dimensional electron gas has a certain distribution in the quantum well extending over these five layers, but in the second, third, and fourth non-doped InGaAs layers 213b, 213c, and 213d, which are near the center of the channel as compared with the vicinity of both interfaces. There is a center of electron distribution in.

【0051】第2のノンドープInGaAs層213b
に於けるIn組成が第1のノンドープInGaAs層2
13a及び第5のノンドープInGaAs層213eの
In組成である0.6を越える0.65であり、更に第
3のノンドープInGaAs層213cのIn組成はそ
れを越える0.72に設定している。又更に、第4のノ
ンドープInGaAs層213dのIn組成は0.8に
設定され、チャネル中で最もIn組成が高くなってい
る。量子井戸の構造をこのようにすることでそこに蓄積
するチャネル電子の分布中心はチャネルの表面側にシフ
トする事になり、デバイスの動作バイアスが大電流で動
作する際は有効な電子分布となる。走行電子の多くはチ
ャネルのこのようなIn濃度分布を反映して高速動作
し、デバイスの特性向上を保証する。図9に本実施例に
於けるデバイス構造のゲート直下のバンドダイアグラム
及び電子の分布状態を、チャネル中のIn組成比と対応
させて示す。
Second non-doped InGaAs layer 213b
In composition in the first non-doped InGaAs layer 2
The In composition of the 13a and the fifth non-doped InGaAs layer 213e is 0.65, which exceeds 0.6, and the In composition of the third non-doped InGaAs layer 213c is set to 0.72, which exceeds it. Furthermore, the In composition of the fourth non-doped InGaAs layer 213d is set to 0.8, and the In composition is the highest in the channel. By making the structure of the quantum well in this way, the distribution center of the channel electrons accumulated in it shifts to the surface side of the channel, and the electron distribution becomes effective when the device operation bias operates at high current. . Most of the traveling electrons operate at a high speed by reflecting such an In concentration distribution of the channel, thereby guaranteeing an improvement in device characteristics. FIG. 9 shows a band diagram immediately below the gate and a distribution state of electrons in the device structure of this example in association with the In composition ratio in the channel.

【0052】チャネルに用いられているInGaAs層
213a、213b、213c、213d、213eの
In組成は本実施例に於いては0.6に設定した第1及
び第5のノンドープInGaAs層の間に0.65設定
のInGaAs層を第2のノンドープチャネル層213
bに、又0.72設定のInGaAs層を第3のノンド
ープチャネル層213cに、又0.8設定のInGaA
s層を第4のノンドープチャネル層213dに用いてい
るが、本発明はこれらのノンドープInGaAs層に於
けるIn組成比をこの値に限定するものではなく、それ
ぞれの層のIn組成比x1、x2、x3、x4、x5の
大小関係x1<x2<x3<x4、x5<x4が保証さ
れているならば、歪層としてミスフィット転移が発生し
ない範囲に於いて該In組成比を適宜変更することが可
能である。
The In composition of the InGaAs layers 213a, 213b, 213c, 213d, and 213e used for the channel is set to 0.6 in this embodiment, and is 0 between the first and fifth non-doped InGaAs layers. The second non-doped channel layer 213 with the InGaAs layer of .65 setting
b, the InGaAs layer of 0.72 setting as the third non-doped channel layer 213c, and the InGaA of 0.8 setting.
Although the s layer is used as the fourth non-doped channel layer 213d, the present invention does not limit the In composition ratio in these non-doped InGaAs layers to this value, and the In composition ratios x1 and x2 of the respective layers are not limited to this value. , X3, x4, x5, if the magnitude relationship x1 <x2 <x3 <x4, x5 <x4 is guaranteed, the In composition ratio should be appropriately changed within the range where misfit transition does not occur in the strained layer. Is possible.

【0053】同様に第1及び第5のノンドープInGa
As層213a、213eについてもそのIn組成を変
化させることが可能であり、InP材料に格子整合する
0.53を選んでも良い。特に、この第1及び第5のノ
ンドープInGaAs層213a、213eについては
そのIn組成比を逆に0.53より小さい値に選んでも
良い。こうすることでチャネルの臨界膜厚は増加し、ト
ータルのチャネル膜厚を大きくすることがか可能とな
る。
Similarly, first and fifth non-doped InGa
The In composition of the As layers 213a and 213e can be changed, and 0.53 that lattice-matches the InP material may be selected. In particular, the In composition ratio of the first and fifth non-doped InGaAs layers 213a and 213e may be selected to a value smaller than 0.53. By doing so, the critical film thickness of the channel is increased, and it is possible to increase the total film thickness of the channel.

【0054】以上、実施例1から実施例6まで、本発明
の具体例を提示した。これらの実施例に於いては特定の
材料、特定の具体的数字を挙げて説明したがこれは理解
を容易にするためのものであり、例えばゲート電極に用
いる金属として使用できるものはTi/Pt/Auに限
るものではなく、ショットキー接合を形成するものであ
ればよく、この金属組成が本発明の本質的な効果に変化
をもたらせるものではない。又、各層の厚さに関して
も、必ずしもここに例として示したものに限らない。
As described above, the concrete examples of the present invention have been presented from the first embodiment to the sixth embodiment. In these embodiments, specific materials and specific specific numbers have been described, but this is for ease of understanding. For example, Ti / Pt can be used as a metal for a gate electrode. It is not limited to / Au but may be any as long as it forms a Schottky junction, and this metal composition does not change the essential effects of the present invention. Also, the thickness of each layer is not necessarily limited to that shown here as an example.

【0055】更に、本実施例に於いては電子供給層の不
純物分布は一様ドープとしているが、これに限られるも
のではなく、例えば深さ方向に段階状に不純物濃度が変
化したり、不純物分布を局在させたり(例えばプレーナ
ドープ)する事も可能である。
Further, in the present embodiment, the impurity distribution of the electron supply layer is uniformly doped, but it is not limited to this. For example, the impurity concentration may be changed stepwise in the depth direction, or the impurity concentration may be changed. It is also possible to localize the distribution (eg planar dope).

【0056】[0056]

【発明の効果】本発明により、InAlAs/InGa
Asヘテロ接合による2次元電子ガスFETにおいてチ
ャネル電子濃度の向上が図られ、かつチャネル走行電子
の有効質量の低減並びに実効ドリフト速度の向上が得ら
れる。これはデバイスに於ける高周波動作の向上に反映
し、遮断周波数、雑音特性、高出力特性等のデバイス特
性の向上を実現する。
According to the present invention, InAlAs / InGa
In the two-dimensional electron gas FET using the As heterojunction, the channel electron concentration can be improved, and the effective mass of the channel traveling electrons can be reduced and the effective drift velocity can be improved. This is reflected in the improvement of the high frequency operation in the device, and realizes the improvement of the device characteristics such as the cutoff frequency, the noise characteristic, and the high output characteristic.

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

【図1】本発明を説明するための構造断面図である。FIG. 1 is a structural sectional view for explaining the present invention.

【図2】本発明を説明するためのバンドダイアグラムを
チャネルのIn組成比と対応させて示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing a band diagram for explaining the present invention in correspondence with an In composition ratio of a channel.

【図3】本発明を説明するための構造断面図である。FIG. 3 is a structural sectional view for explaining the present invention.

【図4】本発明を説明するためのバンドダイアグラムを
チャネルのIn組成比と対応させて示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing a band diagram for explaining the present invention in association with a channel In composition ratio.

【図5】本発明を説明するためのバンドダイアグラムを
チャネルのIn組成比と対応させて示した図である。
FIG. 5 is a diagram showing a band diagram for explaining the present invention in association with a channel In composition ratio.

【図6】本発明を説明するための構造断面図である。FIG. 6 is a structural sectional view for explaining the present invention.

【図7】本発明を説明するためのバンドダイアグラムを
チャネルのIn組成比と対応させて示した図である。
FIG. 7 is a diagram showing a band diagram for explaining the present invention in association with a channel In composition ratio.

【図8】本発明を説明するためのバンドダイアグラムを
チャネルのIn組成比と対応させて示した図である。
FIG. 8 is a diagram showing a band diagram for explaining the present invention in association with the In composition ratio of a channel.

【図9】本発明を説明するためのバンドダイアグラムを
チャネルのIn組成比と対応させて示した図である。
FIG. 9 is a diagram showing a band diagram for explaining the present invention in association with the In composition ratio of a channel.

【図10】従来例を説明するための構造断面図である。FIG. 10 is a structural cross-sectional view for explaining a conventional example.

【図11】従来例を説明するためのバンドダイアグラム
をチャネルのIn組成比と対応させて示した図である。
FIG. 11 is a diagram showing a band diagram for explaining a conventional example in association with the In composition ratio of the channel.

【図12】従来例を説明するための構造断面図である。FIG. 12 is a structural cross-sectional view for explaining a conventional example.

【図13】従来例を説明するためのバンドダイアグラム
をチャネルのIn組成比と対応させて示した図である。
FIG. 13 is a diagram showing a band diagram for explaining a conventional example in association with the In composition ratio of the channel.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、111、211 半絶縁性InP基板 12、112、212 ノンドープIn0 . 5 2 Al
0 . 4 8 Asバッファ層 13a、113a、213a 第1のノンドープInG
aAs層 13b、113b、213b 第2のノンドープInG
aAs層 13c、113c、213c 第3のノンドープInG
aAs層 113d、213d 第4のノンドープInGaAs層 213e 第5のノンドープInGaAs層 14、114、214 ノンドープIn0 . 5 2 Al
0 . 4 8 Asスペーサ層 15、115、215 n型ノンドープIn0 . 5 2
0 . 4 8 As電子供給層 16、116、216 ノンドープIn0 . 5 2 Al
0 . 4 8 Asショットキー層 17、117、217 n型ドープInGaAsキャッ
プ層 18、118、218 ソース電極 19、119、219 ドレイン電極 20、120、220 ゲート電極 411、511 半絶縁性InP基板 412、512a ノンドープIn0 . 5 2 Al
0 . 4 8 Asバッファ層 512b ノンドープIn0 . 5 3 Ga0 . 4 7 Asス
ムージング層 413、513 ノンドープInGaAsチャネル層 414、514 ノンドープIn0 . 5 2 Al0 . 4 8
Asスペーサ層 415、515 n型ドープIn0 . 5 2 Al0 . 4 8
As電子供給層 416、516 ノンドープIn0 . 5 2 Al0 . 4 7
Asショットキー層 417、517 n型ドープInGaAsキャップ層 418、518 ソース電極 419、519 ドレイン電極 420、520 ゲート電極
11, 111, 211 semi-insulating InP substrate 12, 112, 212 non-doped In 0. 5 2 Al
0. 4 8 As buffer layer 13a, 113a, 213a first non-doped InG
aAs layers 13b, 113b, 213b Second undoped InG
aAs layer 13c, 113c, 213c Third non-doped InG
aAs layer 113d, 213d fourth undoped InGaAs layer 213e fifth undoped InGaAs layer 14, 114, 214 non-doped In 0. 5 2 Al
0. 4 8 As spacer layer 15,115,215 n-type doped In 0. 5 2 A
l 0. 4 8 As electron supply layer 16, 116, 216 non-doped In 0. 5 2 Al
0. 4 8 As Schottky layer 17,117,217 n-type doped InGaAs cap layer 18, 118, 218 source electrodes 19, 119, 219 a drain electrode 20, 120, 220 gate electrode 411,511 semi-insulating InP substrate 412, 512a doped In 0. 5 2 Al
0. 4 8 As buffer layer 512b doped In 0. 5 3 Ga 0. 4 7 As the smoothing layer 413,513 undoped InGaAs channel layer 414, 514 doped In 0. 5 2 Al 0. 4 8
As spacer layer 415,515 n-type doped In 0. 5 2 Al 0. 4 8
As electron supply layer 416,516 undoped In 0. 5 2 Al 0. 4 7
As Schottky layer 417, 517 n-type doped InGaAs cap layer 418, 518 source electrode 419, 519 drain electrode 420, 520 gate electrode

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半絶縁性InP基板上に、バッファ層、
ノンドープチャネル層、n型不純物ドープされた電子供
給層がこの順で積層された電界効果トランジスタに於い
て、前記ノンドープチャネル層はInx 1 Ga1 - x 1
As層、Inx 2 Ga1 - x 2 As層、Inx 3 Ga
1 - x 3 As層がこの順で前記バッファ層から前記電子
供給層にむかう方向に積層された構造であると共に、
0.4<x1<x2<0.9及び0.4<x3<x2<
0.9を充たすことを特徴とする電界効果トランジス
タ。
1. A buffer layer on a semi-insulating InP substrate.
In a field effect transistor in which a non-doped channel layer and an n-type impurity-doped electron supply layer are stacked in this order, the non-doped channel layer is In x 1 Ga 1 -x 1
As layer, In x 2 Ga 1 -x 2 As layer, In x 3 Ga
A 1- x3As layer is laminated in this order from the buffer layer toward the electron supply layer, and
0.4 <x1 <x2 <0.9 and 0.4 <x3 <x2 <
A field-effect transistor characterized by satisfying 0.9.
【請求項2】 半絶縁性InP基板上に、バッファ層、
ノンドープチャネル層、n型不純物がドープされた電子
供給層がこの順で積層された電界効果トランジスタに於
いて、前記ノンドープチャネル層はInx 1 Ga
1 - x 1 As層、Inx 2 Ga1 - x 2 As層、In
x 3 Ga1 - x 3 As層、Inx 4 Ga1 - x4 As層
がこの順で前記バッファ層から前記電子供給層にむかう
方向に積層された構造であると共に、0.4<x1<x
2<0.9及び0.4<x4<x3<x2<0.9を充
たすことを特徴とする電界効果トランジスタ。
2. A buffer layer on a semi-insulating InP substrate.
In a field effect transistor in which a non-doped channel layer and an electron supply layer doped with an n-type impurity are stacked in this order, the non-doped channel layer is In x 1 Ga.
1 - x 1 As layer, In x 2 Ga 1 - x 2 As layer, In
The structure is such that an x 3 Ga 1 -x 3 As layer and an In x 4 Ga 1 -x4 As layer are stacked in this order from the buffer layer to the electron supply layer, and 0.4 <x1 <x
A field-effect transistor characterized by satisfying 2 <0.9 and 0.4 <x4 <x3 <x2 <0.9.
【請求項3】 半絶縁性InP基板上に、バッファ層、
ノンドープチャネル層、n型不純物がドープされた電子
供給層がこの順で積層された電界効果トランジスタに於
いて、前記ノンドープチャネル層はInx 1 Ga
1 - x 1 As層、Inx 2 Ga1 - x 2 As層、In
x 3 Ga1 - x 3 As層、Inx 4 Ga1 - x4 As層
がこの順で前記バッファ層から前記電子供給層にむかう
方向に積層された構造であると共に、0.4<x1<x
2<x3<0.9及び0.4<x4<x3<0.9を充
たすことを特徴とする電界効果トランジスタ。
3. A buffer layer on a semi-insulating InP substrate.
In a field effect transistor in which a non-doped channel layer and an electron supply layer doped with an n-type impurity are stacked in this order, the non-doped channel layer is In x 1 Ga.
1 - x 1 As layer, In x 2 Ga 1 - x 2 As layer, In
The structure is such that an x 3 Ga 1 -x 3 As layer and an In x 4 Ga 1 -x4 As layer are stacked in this order from the buffer layer to the electron supply layer, and 0.4 <x1 <x
A field-effect transistor characterized by satisfying 2 <x3 <0.9 and 0.4 <x4 <x3 <0.9.
【請求項4】 半絶縁性InP基板上に、バッファ層、
ノンドープチャネル層、n型不純物がドープされた電子
供給層がこの順で積層された電界効果トランジスタに於
いて、前記ノンドープチャネル層はInx 1 Ga
1 - x 1 As層、Inx 2 Ga1 - x 2 As層、In
x 3 Ga1 - x 3 As層、Inx 4 Ga1 - x 4 As
層、Inx 5 Ga1 - x 5 As層がこの順で前記バッフ
ァ層から前記電子供給層にむかう方向に積層された構造
であると共に、0.4<x1<x2<0.9及び0.4
<x5<x4<x3<x2<0.9を充たすことを特徴
とする電界効果トランジスタ。
4. A buffer layer on a semi-insulating InP substrate.
In a field effect transistor in which a non-doped channel layer and an electron supply layer doped with an n-type impurity are stacked in this order, the non-doped channel layer is In x 1 Ga.
1 - x 1 As layer, In x 2 Ga 1 - x 2 As layer, In
x 3 Ga 1 - x 3 As layer, In x 4 Ga 1 - x 4 As
Layer and In x 5 Ga 1 -x 5 As layer are laminated in this order in the direction from the buffer layer to the electron supply layer, and 0.4 <x1 <x2 <0.9 and 0. Four
A field effect transistor, wherein <x5 <x4 <x3 <x2 <0.9 is satisfied.
【請求項5】 半絶縁性InP基板上に、バッファ層、
ノンドープチャネル層、n型不純物がドープされた電子
供給層がこの順で積層された電界効果トランジスタに於
いて、前記ノンドープチャネル層はInx 1 Ga
1 - x 1 As層、Inx 2 Ga1 - x 2 As層、In
x 3 Ga1 - x 3 As層、Inx 4 Ga1 - x4 As
層、Inx 5 Ga1 - x 5 As層がこの順で前記バッフ
ァ層から前記電子供給層にむかう方向に積層された構造
であると共に、0.4<x1<x2<x3<0.9及び
0.4<x5<x4<x3<0.9を充たすことを特徴
とする電界効果トランジスタ。
5. A buffer layer on a semi-insulating InP substrate.
In a field effect transistor in which a non-doped channel layer and an electron supply layer doped with an n-type impurity are stacked in this order, the non-doped channel layer is In x 1 Ga.
1 - x 1 As layer, In x 2 Ga 1 - x 2 As layer, In
x 3 Ga 1 -x 3 As layer, In x 4 Ga 1 -x4 As layer
And an In x 5 Ga 1 -x 5 As layer are stacked in this order in the direction from the buffer layer to the electron supply layer, and 0.4 <x1 <x2 <x3 <0.9 and A field effect transistor characterized by satisfying 0.4 <x5 <x4 <x3 <0.9.
【請求項6】 半絶縁性InP基板上に、バッファ層、
ノンドープチャネル層、n型不純物がドープされた電子
供給層がこの順で積層された電界効果トランジスタに於
いて、前記ノンドープチャネル層はInx 1 Ga
1 - x 1 As層、Inx 2 Ga1 - x 2 As層、In
x 3 Ga1 - x 3 As層、Inx 4 Ga1 - x4 As
層、Inx 5 Ga1 - x 5 As層がこの順で前記バッフ
ァ層から前記電子供給層にむかう方向に積層された構造
であると共に、0.4<x1<x2<x3<x4<0.
9及び0.4<x5<x4<0.9を充たすことを特徴
とする電界効果トランジスタ。
6. A buffer layer on a semi-insulating InP substrate.
In a field effect transistor in which a non-doped channel layer and an electron supply layer doped with an n-type impurity are stacked in this order, the non-doped channel layer is In x 1 Ga.
1 - x 1 As layer, In x 2 Ga 1 - x 2 As layer, In
x 3 Ga 1 -x 3 As layer, In x 4 Ga 1 -x4 As layer
Layer and In x 5 Ga 1 -x 5 As layer are stacked in this order in the direction from the buffer layer to the electron supply layer, and 0.4 <x1 <x2 <x3 <x4 <0.
9. A field effect transistor characterized by satisfying 9 and 0.4 <x5 <x4 <0.9.
JP4113283A 1992-05-06 1992-05-06 Field effect transistor Expired - Lifetime JP2674420B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4113283A JP2674420B2 (en) 1992-05-06 1992-05-06 Field effect transistor
US08/056,540 US5453631A (en) 1992-05-06 1993-05-05 Field effect transistor having a multi-layer channel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4113283A JP2674420B2 (en) 1992-05-06 1992-05-06 Field effect transistor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05315365A JPH05315365A (en) 1993-11-26
JP2674420B2 true JP2674420B2 (en) 1997-11-12

Family

ID=14608257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4113283A Expired - Lifetime JP2674420B2 (en) 1992-05-06 1992-05-06 Field effect transistor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2674420B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2914049B2 (en) * 1992-10-27 1999-06-28 株式会社デンソー Compound semiconductor substrate having heterojunction and field effect transistor using the same
JP2674490B2 (en) * 1993-12-16 1997-11-12 日本電気株式会社 Field effect transistor
JPH07312421A (en) * 1994-05-17 1995-11-28 Nec Corp Field effect transistor and its manufacture
JP5525013B2 (en) * 2012-08-03 2014-06-18 日本電信電話株式会社 Method for manufacturing field effect transistor structure

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3173080B2 (en) * 1991-12-05 2001-06-04 日本電気株式会社 Field effect transistor

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05315365A (en) 1993-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7388235B2 (en) High electron mobility transistors with Sb-based channels
US5091759A (en) Heterostructure field effect transistor
US5300795A (en) GaAs FET with resistive AlGaAs
US4558337A (en) Multiple high electron mobility transistor structures without inverted heterojunctions
US5196359A (en) Method of forming heterostructure field effect transistor
US5596211A (en) Field effect transistor having a graded bandgap InGaAsP channel formed of a two-dimensional electron gas
JPH0783107B2 (en) Field effect transistor
JPH03502985A (en) Quantum well electric field control semiconductor triode
JPH0812916B2 (en) Field effect transistor
US6232624B1 (en) InPSb channel HEMT on InP for RF application
KR960000385B1 (en) Field effect transistor
US5847414A (en) Semiconductor device having a hetero-junction between SiC and a Group 3B-nitride
JP2674420B2 (en) Field effect transistor
US5453631A (en) Field effect transistor having a multi-layer channel
US5767539A (en) Heterojunction field effect transistor having a InAlAs Schottky barrier layer formed upon an n-InP donor layer
JP2758803B2 (en) Field effect transistor
JPH088353B2 (en) Two-dimensional heterojunction device
Xu et al. An 0.03 μm gate-length enhancement-mode InAlAs/InGaAs/InP MODFET's with 300 GHz f T and 2 S/mm extrinsic transconductance
US5751029A (en) Field-effect semiconductor device having heterojunction
Pao et al. Impact of surface layer on In/sub 0.52/Al/sub 0.48/As/In/sub 0.53/Ga/sub 0.47/As/InP high electron mobility transistors
US5206528A (en) Compound semiconductor field effect transistor having a gate insulator formed of insulative superlattice layer
JP2616634B2 (en) Field effect transistor
JP3021894B2 (en) Heterojunction field effect transistor
JPH0261149B2 (en)
JPH04321239A (en) Field-effect transistor

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19970617

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070718

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080718

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090718

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100718

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110718

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110718

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120718

Year of fee payment: 15

EXPY Cancellation because of completion of term