JP2715868B2 - Field effect transistor - Google Patents

Field effect transistor

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JP2715868B2
JP2715868B2 JP5316203A JP31620393A JP2715868B2 JP 2715868 B2 JP2715868 B2 JP 2715868B2 JP 5316203 A JP5316203 A JP 5316203A JP 31620393 A JP31620393 A JP 31620393A JP 2715868 B2 JP2715868 B2 JP 2715868B2
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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、電界効果トランジスタ
の構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a field effect transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】ヘテロ接合電界効果トランジスタ(以
降、HJFETと記載する)はヘテロ接合界面に蓄積し
た2次元電子ガスを利用した電界効果型トランジスタで
あり、優れた高速性と低雑音性とを有しており、超低雑
音高周波用増幅素子として実用化されている。また、最
近ではHJFETを用いた高出力FETや集積回路等の
研究開発が盛んに行なわれいる。
2. Description of the Related Art A heterojunction field effect transistor (hereinafter, referred to as an HJFET) is a field effect transistor utilizing a two-dimensional electron gas accumulated at a heterojunction interface, and has excellent high speed and low noise. It has been put to practical use as an ultra-low noise high frequency amplifying element. In recent years, research and development of high-output FETs and integrated circuits using HJFETs have been actively conducted.

【0003】HJFETはアンドープの高純度GaAs
層(電子走行層)の上に、ドナー不純物がドープされた
AlGaAs層(電子供給層)がエピタキシャル成長さ
れた構成とされているのが代表的である。このような構
成では、AlGaAs層中のドナーから供給された自由
電子は、該AlGaAsの電子親和力よりも大きい電子
親和力を有するアンドープのGaAs層に移動する。そ
のため、AlGaAs層とGaAs層とによって形成さ
れるヘテロ接合面のGaAs層側に2次元電子の蓄積層
が形成される。この2次元電子蓄積層はアンドープ層内
に形成されているので、その中を走行する電子はドナー
不純物による散乱を受けることがなく、高い移動度を有
している。
[0003] HJFET is undoped high purity GaAs.
Typically, an AlGaAs layer (electron supply layer) doped with a donor impurity is epitaxially grown on the layer (electron transit layer). In such a configuration, free electrons supplied from a donor in the AlGaAs layer move to an undoped GaAs layer having an electron affinity higher than that of the AlGaAs. Therefore, a two-dimensional electron accumulation layer is formed on the GaAs layer side of the heterojunction formed by the AlGaAs layer and the GaAs layer. Since the two-dimensional electron storage layer is formed in the undoped layer, electrons traveling therethrough are not scattered by donor impurities and have high mobility.

【0004】HJFETは、上述の2次元電子蓄積層を
FETのチャネルとして用いるものである。通常は、A
lGaAs電子供給層の上にショットキー接合されたゲ
ート電極に印加される電圧により、ゲート電極下方の2
次元電子の蓄積状態を変調し、ソース電極とドレイン電
極との間に流れる電流が制御される。ここで,ソース・
ドレイン間に電界がかかると、走行する2次元電子が深
さ方向に広がり、バッファ層へ電子の流出が起こってし
まう。そこで、該電子走行層の下に該電子走行層を形成
しているGaAsよりも電子親和力が小さいAlGaA
sより成るヘテロバッファ層を挿入することによりバッ
ファ層への電子の流出を防いでいる。
[0004] The HJFET uses the two-dimensional electron storage layer described above as a channel of the FET. Usually, A
The voltage applied to the gate electrode that has been Schottky-joined on the lGaAs electron supply layer causes the voltage below the gate electrode to decrease.
The accumulation state of the two-dimensional electrons is modulated, and the current flowing between the source electrode and the drain electrode is controlled. Where the source
When an electric field is applied between the drains, traveling two-dimensional electrons spread in the depth direction, and the electrons flow out to the buffer layer. Therefore, AlGaAs having a lower electron affinity than GaAs forming the electron transit layer under the electron transit layer.
By inserting a hetero buffer layer made of s, outflow of electrons to the buffer layer is prevented.

【0005】図3はAlGaAs/GaAsヘテロ接合
を用いた従来のHJEFTの摸式的構造図である。図に
おいて,半絶縁性のGaAs基板31上に、アンドープ
GaAsバッファ層32、アンドープAlGaAsヘテ
ロバッファ層33、アンドープGaAs電子走行層3
4、ドナー不純物ドープAlGaAs電子供給層35、
ドナー不純物ドープGaAsコンタクト抵抗低減用キャ
ップ層36が、エピタキシャル成長法により、順次積層
されている。そして、該電子供給層35の中央部表面上
にゲート電極37が形成され、該キャップ層36上にソ
ース及びドレイン電極38、39がそれぞれ設けられて
いる。
FIG. 3 is a schematic structural view of a conventional HJEFT using an AlGaAs / GaAs heterojunction. In the figure, an undoped GaAs buffer layer 32, an undoped AlGaAs hetero buffer layer 33, and an undoped GaAs electron transit layer 3 are formed on a semi-insulating GaAs substrate 31.
4. donor impurity-doped AlGaAs electron supply layer 35;
Donor impurity-doped GaAs contact resistance reducing cap layers 36 are sequentially stacked by epitaxial growth. Then, a gate electrode 37 is formed on the central surface of the electron supply layer 35, and source and drain electrodes 38 and 39 are provided on the cap layer 36, respectively.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】図4は、図3に示すH
JFET構造図におけるエネルギーバンド図である。電
子走行層34では高電圧を印加すると衝突イオン化が発
生する。ここで、衝突イオン化により生成された正孔の
一部が電子供給層内の正孔トラップへ捕獲されると、電
子供給層内の正味電荷濃度が増加するためにドレイン電
流が増加する。すなわち、電子走行層から電子供給層へ
流入された正孔がキンク発生の原因の一つであることが
最近判明した。
FIG. 4 is a block diagram of the H shown in FIG.
It is an energy band figure in a JFET structural drawing. When a high voltage is applied to the electron transit layer 34, impact ionization occurs. Here, when a part of holes generated by impact ionization is captured by a hole trap in the electron supply layer, the drain current increases because the net charge concentration in the electron supply layer increases. That is, it has recently been found that holes flowing from the electron transit layer to the electron supply layer are one of the causes of kink generation.

【0007】また、アンドープGaAs電子走行層34
とアンドープAlGaAsヘテロバッファ層33とのヘ
テロ接合界面において電子親和力および電子親和力とバ
ンドギャップの和においてエネルギー差が存在する。こ
のようなヘテロバッファ層によるエネルギー障壁のため
に、2次元電子がバッファ層に流入することを防いでい
るが、同時に、電子親和力とエネルギーギャップの和が
電子走行層よりもヘテロバッファ層の方が大きくなり、
正孔に対するエネルギー障壁ができ、正孔もチャネル層
に蓄積される。これもまた従来より、高ドレイン電圧領
域において問題となるキンク(kink)といわれる電
流異常の原因の1つといわれている(エィチ・アイ・フ
ジシロ等・ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライ
ド・フィジックス・アイ、第27巻、第19号、エル1
742頁、1988年参照:H.I.Fujishir
o.et al.,Jpn.J.Appl.Phy
s.,vol.27,No.9,1988,p.L17
42)。
The undoped GaAs electron transit layer 34
At the heterojunction interface between the semiconductor layer and the undoped AlGaAs hetero buffer layer 33, there is an energy difference in the electron affinity and the sum of the electron affinity and the band gap. Due to such an energy barrier by the hetero buffer layer, two-dimensional electrons are prevented from flowing into the buffer layer. Get bigger,
An energy barrier for holes is created, and holes are also accumulated in the channel layer. This is also said to be one of the causes of a current anomaly called kink which is a problem in a high drain voltage region (E.I. Fujishiro et al., Japanese Journal of Applied Physics Eye, Vol. 27, No. 19, El 1
742, 1988; I. Fujishir
o. et al. , Jpn. J. Appl. Phys
s. , Vol. 27, no. 9, 1988, p. L17
42).

【0008】更に、AlGaAs/GaAs2次元電子
ガスFETにおいて、キンクを抑制するために、i−A
0 . 8 Ga0 . 2 As0 . 8 Sb0 . 2 ヘテロバッフ
ァ層を用いた例が特開平4−177841号公報にあ
る。
Further, in an AlGaAs / GaAs two-dimensional electron gas FET, i-A
l 0. 8 Ga 0. 2 As 0. 8 Sb 0. Examples are in JP-A-4-177841 using a 2 hetero buffer layer.

【0009】本発明は、上記問題点を解決した電界効果
トランジスタを提供することを目的とする。
[0009] An object of the present invention is to provide a field effect transistor which solves the above problems.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明における電界効果
トランジスタは、上記目的を達成するために、半導体基
板と、該半導体基板上に形成された第一の半導体からな
るヘテロバッファ層と、該ヘテロバッファ層に隣接する
第二の半導体からなる電子走行層と、該電子走行層に隣
接する第三の半導体からなる正孔障壁層と、該正孔障壁
層に隣接する第四の半導体からなる電子供給層、から構
成されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a field effect transistor according to the present invention has a semiconductor substrate, a hetero buffer layer made of a first semiconductor formed on the semiconductor substrate, and a hetero buffer layer. An electron transit layer composed of a second semiconductor adjacent to the buffer layer, a hole barrier layer composed of a third semiconductor adjacent to the electron transit layer, and an electron composed of a fourth semiconductor adjacent to the hole barrier layer And a supply layer.

【0011】この電界効果トランジスタを構成する各層
の特徴を以下に示す。
The characteristics of each layer constituting the field effect transistor are described below.

【0012】(1)該正孔障壁層を構成する第三の半導
体が、第四の半導体がもつ電子親和力(x4 )とバンド
ギャップ(Eg4 )の和(x4 +Eg4 )よりも大きい
電子親和力(x3 )とバンドギャップ(Eg3 )の和
(x3 +Eg3 )をもち、且つ、第三の半導体の電子親
和力(x3 )と第四の半導体の電子親和力(x4 )の差
(x3 −x4 )は電子の持つ熱エネルギー(3kT/
2)に比べて十分に小さい。kはボルツマン定数、Tは
絶対温度であり、(3kT/2)は電子のもつ熱エネル
ギーである。
(1) The third semiconductor constituting the hole barrier layer is larger than the sum (x 4 + Eg 4 ) of the electron affinity (x 4 ) and the band gap (Eg 4 ) of the fourth semiconductor. It has the sum (x 3 + Eg 3 ) of the electron affinity (x 3 ) and the band gap (Eg 3 ), and has the electron affinity (x 3 ) of the third semiconductor and the electron affinity (x 4 ) of the fourth semiconductor. The difference (x 3 −x 4 ) is the thermal energy (3 kT /
It is much smaller than 2). k is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature, and (3 kT / 2) is the thermal energy of the electron.

【0013】(2)該ヘテロバッファ層を構成する第一
の半導体が、隣接する第二の半導体の電子親和力
(x2 )よりも小さい電子親和力(x1 )をもち、且
つ、第二の半導体の電子親和力(x2 )とバンドギャッ
プ(Eg2 )の和(x2 +Eg2 )と、第一の半導体の
電子親和力(x1 )とバンドギャップ(Eg1 )の和
(x1 +Eg1 ))の差(x2 +Eg2 −x1 −E
1 ))が電子の持つ熱エネルギー(3kT/2)に比
べて十分に小さい。
(2) The first semiconductor constituting the hetero buffer layer has an electron affinity (x 1 ) smaller than the electron affinity (x 2 ) of the adjacent second semiconductor, and the second semiconductor Sum of the electron affinity (x 2 ) and band gap (Eg 2 ) of the first semiconductor (x 2 + Eg 2 ), and the sum of the electron affinity (x 1 ) and the band gap (Eg 1 ) of the first semiconductor (x 1 + Eg 1 ) ) Difference (x 2 + Eg 2 −x 1 −E)
g 1 )) is sufficiently smaller than the thermal energy (3 kT / 2) of the electrons.

【0014】(3)該電子供給層を構成する第四の半導
体が、n型不純物を含み、且つ、該電子走行層を構成す
る第二の半導体の電子親和力(x2 )より小さい電子親
和力(x4 )を有する。
(3) The fourth semiconductor forming the electron supply layer contains an n-type impurity and has an electron affinity (x 2 ) smaller than the electron affinity (x 2 ) of the second semiconductor forming the electron transit layer. x 4 ).

【0015】[0015]

【作用】本発明の作用をGaAs系の電界効果トランジ
スタを用いて説明する。
The operation of the present invention will be described using a GaAs field effect transistor.

【0016】FETの電子供給層と電子走行層の間に挟
まれた正孔障壁層としてGaAsx 1 - X を用い
て、その組成比を適当な値に選ぶことにより、正孔障壁
層と電子供給層の電子親和力の差は電子の有する熱エネ
ルギーに比べて小さいが、正孔障壁層の電子親和力とエ
ネルギーギャップの和は電子供給層よりも大きくするこ
とができるため、電子走行層から電子供給層へ正孔が流
入して正孔トラップへ捕獲されることを防ぐことができ
る。同時に、ヘテロバッファ層としてAly Ga1 - y
Asz Sb 1 - z を用い、その組成比を適当な値に
選ぶことにより、隣接する電子走行層の電子親和力に比
べ小さい電子親和力を持ち2次元電子がバッファ層に広
がることを防ぎ、一方、電子親和力とバンドギャップの
和においては電子走行層とヘテロバッファ層とのエネル
ギー差を電子の持つ熱エネルギーに比べて小さくするこ
とができるため正孔が電子走行層に蓄積すること防ぐこ
とができる。
By using GaAs x P 1 -x as a hole barrier layer sandwiched between the electron supply layer and the electron transit layer of the FET and selecting a suitable composition ratio thereof, the hole barrier layer and Although the difference between the electron affinities of the electron supply layers is smaller than the thermal energy of the electrons, the sum of the electron affinity and the energy gap of the hole barrier layer can be made larger than that of the electron supply layers. It is possible to prevent holes from flowing into the supply layer and being captured by the hole trap. At the same time, Al y Ga 1 -y
By using As z Sb 1 -z and selecting the composition ratio to an appropriate value, it is possible to prevent the two-dimensional electrons from spreading to the buffer layer with an electron affinity smaller than the electron affinity of the adjacent electron transit layer. In the sum of the electron affinity and the band gap, the energy difference between the electron transit layer and the hetero buffer layer can be made smaller than the thermal energy of the electrons, so that holes can be prevented from accumulating in the electron transit layer.

【0017】[0017]

【実施例】以下本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。ここでは一例としてAlGaAs/GaAs系のH
JFETについての実施例を説明するが、この材料に限
るものではなく、電子走行層や、電子供給層を形成する
材料のエネルギーギャップを知ることにより、電子供給
層と正孔障壁層において、電子親和力とエネルギーギャ
ップの和にのみ電子供給層とエネルギー差を有し、電子
親和力のエネルギー差は電子のもつ熱エネルギー差と比
べて小さくなるように正孔障壁層とするバルク半導体を
選択することができるものであり、同時に電子走行層と
ヘテロバッファ層において、電子親和力にのみエネルギ
ー差を持ち、電子親和力とバンドギャップの和とのエネ
ルギー差は電子の持つ熱エネルギー差と比べて小さくな
るように、ヘテロバッファ層とするバルク半導体を選択
することができるものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, as an example, AlGaAs / GaAs based H
An example of the JFET will be described. However, the present invention is not limited to this material. By knowing the energy gap of the material forming the electron transit layer and the electron supply layer, the electron affinity between the electron supply layer and the hole barrier layer can be improved. Only the sum of the energy gap and the electron supply layer has an energy difference with the electron supply layer, and the bulk semiconductor used as the hole barrier layer can be selected so that the energy difference of the electron affinity is smaller than the thermal energy difference of the electrons. At the same time, in the electron transit layer and the hetero buffer layer, there is an energy difference only in electron affinity, and the energy difference between the electron affinity and the sum of the band gap is smaller than the thermal energy difference of electrons. A bulk semiconductor used as a buffer layer can be selected.

【0018】図1に本発明の実施例の素子断面図を表
し、図2にそのエネルギバンド図を表している。
FIG. 1 is a sectional view of an element according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an energy band diagram thereof.

【0019】図1に示すように、半絶縁性GaAs基板
11上に次の各層がエピタキシャル成長により形成され
ている。 12:アンドープGaAsバッファ層 13:アンドープAl0 . 8 Ga0 . 2 As0 . 8 Sb
0 . 2 ヘテロバッファ層(厚さ1000A(オングスト
ローム)程度) 14:アンドープGaAs電子走行層 15:アンドープGaAs0 . 4 3 0 . 5 7 正孔障壁
層(厚さ数十A〜100A程度) 16:n+ −Al0 . 3 Ga0 . 7 As電子供給層 17:n+ −GaAsコンタクト層 ここで、n+ −GaAs層17はオーミック・コンタク
トを良好になすための層である。
As shown in FIG. 1, the following layers are formed on a semi-insulating GaAs substrate 11 by epitaxial growth. 12: undoped GaAs buffer layer 13:... Undoped Al 0 8 Ga 0 2 As 0 8 Sb
. 0 2 hetero buffer layer (having a thickness of about 1000A (angstrom)) 14: undoped GaAs electron transit layer 15:.. Undoped GaAs 0 4 3 P 0 5 7 hole blocking layer (having a thickness of several tens A~100A) 16 :. n + -Al 0 3 Ga 0 7 as electron supply layer 17:. n + -GaAs contact layer where, n + -GaAs layer 17 is a layer for making an ohmic contact better.

【0020】次に、成長基板表面にオーミック・コンタ
クト用金属からなるソース及びドレイン電極18、19
がリフトオフ法等により形成され、加熱などを施す合金
法により、2次元電子ガスが形成されるアンドープGa
As層14に接触されている。
Next, source and drain electrodes 18 and 19 made of ohmic contact metal are formed on the surface of the growth substrate.
Is formed by a lift-off method or the like, and an undoped Ga in which a two-dimensional electron gas is formed by an alloy method of heating or the like.
It is in contact with the As layer 14.

【0021】次に、ソース及びドレイン電極18及び1
9間のn+ −GaAs層17が部分的にエッチング除去
され、その部分にショットキ接合用金属からなるゲート
電極110が形成されている。
Next, the source and drain electrodes 18 and 1
The n + -GaAs layer 17 between the portions 9 is partially removed by etching, and a gate electrode 110 made of a metal for Schottky junction is formed in that portion.

【0022】ヘテロバッファ層13は、例えば電子走行
層をGaAsとしたときアンドープのAl0 . 8 Ga
0 . 2 As0 . 8 Sb0 . 2 の混晶を用いることに
より、また15の正孔障壁層は、例えば電子供給層をA
0 . 3 Ga0 .7 AsとしたときアンドープのGa
As0 . 4 30 . 5 7 の混晶を用いることにより、
図2のようなエネルギバンド図が得られる。図2では図
1の符号12,13,14,15,16がそれぞれ符号
25,24,23,22,21に対応する。
The hetero buffer layer 13 is made of, for example, undoped Al 0.8 Ga when the electron transit layer is made of GaAs .
0. 2 As 0. 8 Sb 0. By using two mixed crystals, also the hole barrier layer 15, for example, the electron supply layer A
l 0. 3 Ga 0 .7 undoped Ga when the As
The use of As 0. 4 3 P 0. 5 7 mixed crystal,
An energy band diagram as shown in FIG. 2 is obtained. Figure 2
Reference numerals 12, 13, 14, 15, and 16 of 1 are reference numerals, respectively.
25, 24, 23, 22, and 21.

【0023】正孔障壁層として上記のような組成比を選
ぶことによって、Al0.3Ga0. 7 As層16とGa
As0 . 4 30 . 5 7 層15とヘテロ接合界面での
電子親和力の差はないが、電子親和力とエネルギーギャ
ップの和には約0.2eVの差を有し、電子走行層から
電子供給層へ正孔が流入する際に約0.3eVの障壁が
形成されることになるため、電子走行層から電子供給層
へ正孔が流入することを防ぐことができる。
By selecting the above composition ratio for the hole barrier layer, the Al 0.3 Ga 0.7 As layer 16 and the Ga
As 0. 4 3 Although P 0. 5 7 layers 15 and there is no difference in the electron affinity at the heterojunction interface, is the sum of electron affinity and energy gap having a difference of about 0.2 eV, electrons from the electron transit layer Since a barrier of about 0.3 eV is formed when holes flow into the supply layer, it is possible to prevent holes from flowing from the electron transit layer to the electron supply layer.

【0024】また、同時にヘテロバッファ層に上記のよ
うな組成比を選ぶことによって、GaAs層14とAl
0 . 8 Ga0 . 2 As0 . 8 Sb0 . 2 層13とのヘテ
ロ接合界面での電子親和力の差は約0.4eVあるにも
かかわらず、電子親和力とバンドギャップの和にはエネ
ルギー差がなくなり、正孔が電子走行層に蓄積すること
を防ぐことができる。これにより2重にキンクの抑制が
可能となる。
At the same time, by selecting the above composition ratio for the hetero buffer layer, the GaAs layer 14 and the Al
0. 8 Ga 0. 2 As 0. 8 Sb 0. The difference in the electron affinity at the heterojunction interface between two layers 13 Despite about 0.4 eV, the energy difference in the sum of the electron affinity and band gap And holes can be prevented from accumulating in the electron transit layer. As a result, kink can be suppressed twice.

【0025】なお、GaAsP、AlGaAsSbの組
成はこれに限らず、電子供給層、電子走行層等の組成に
応じて正孔が電子走行層から電子供給層へ正孔が流入し
ないように、同時に正孔が電子走行層に蓄積しないよう
に選べば良い。また、ヘテロバッファ層や正孔障壁層が
基板と格子不整合な材料の場合、臨界膜厚以下にすれ
ば、良好にヘテロ接合でき問題ない。
The composition of GaAsP and AlGaAsSb is not limited to the above, and holes are simultaneously formed according to the composition of the electron supply layer, the electron transit layer, etc. so that holes do not flow from the electron transit layer to the electron supply layer. The hole may be selected so that the holes do not accumulate in the electron transit layer. In the case where the hetero buffer layer and the hole barrier layer are made of a material having lattice mismatch with the substrate, the hetero junction can be satisfactorily performed if the thickness is less than the critical thickness.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明によれば、従来のHJFETの高
ドレイン電圧領域において問題になっていた電流異常現
象(kink)を回避することができる。また、製造方
法も従来のヘテロバッファ層の材料に、歪をもった半導
体の薄膜を用いること以外は従来通りであるため比較的
容易であり、且つ電子供給層や電子走行層のバンドギャ
ップにより正孔障壁層やヘテロバッファ層を自由に選択
することができ、広い分野にわたる応用が可能である。
According to the present invention, it is possible to avoid a current abnormal phenomenon (kink) which has been a problem in a high drain voltage region of a conventional HJFET. Further, the manufacturing method is the same as that of the conventional hetero buffer layer except that a thin film of a semiconductor having a strain is used as the material of the conventional hetero buffer layer. The hole barrier layer and the hetero buffer layer can be freely selected, and can be applied to a wide range of fields.

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

【図1】本発明のHJFETの実施例を示す素子構造の
断面図。
FIG. 1 is a sectional view of an element structure showing an embodiment of an HJFET of the present invention.

【図2】本発明のHJFETの実施例のエネルギーバン
ド図。
FIG. 2 is an energy band diagram of the embodiment of the HJFET of the present invention.

【図3】従来のHJFETの素子構造の断面図FIG. 3 is a cross-sectional view of a device structure of a conventional HJFET.

【図4】従来のHJFETのエネルギーバンド図であ
る。
FIG. 4 is an energy band diagram of a conventional HJFET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 GaAs基板 12 アンドープGaAs層 13 アンドープAl0 . 8 Ga0 . 2 As0 . 8 Sb
0 . 2 層 14 アンドープGaAs層 15 アンドープGaAs0 . 4 3 0 . 5 7 層 16 ドナー不純物ドープAl0 . 3 Ga0 . 7 As層 17 ドナー不純物ドープ GaAs層 18 ソース電極 19 ドレイン電極 110 ゲート電極 31 GaAs基板 32 アンドープGaAs層 33 アンドープAl0 . 3 Ga0 . 7 As層 34 アンドープGaAs層 35 ドナー不純物ドープAl0 . 3 Ga0 . 7 As層 36 ドナー不純物ドープGaAs層 37 ゲート電極 38 ソース電極 39 ドレイン電極
11 GaAs substrate 12 an undoped GaAs layer 13 an undoped Al 0. 8 Ga 0. 2 As 0. 8 Sb
0.2 Layer 14 undoped GaAs layer 15 an undoped GaAs 0. 4 3 P 0. 5 7 Layer 16 donor impurity doped Al 0. 3 Ga 0. 7 As layer 17 donor impurity-doped GaAs layer 18 source electrode 19 drain electrode 110 gate electrode 31 GaAs substrate 32 an undoped GaAs layer 33 an undoped Al 0. 3 Ga 0. 7 As layer 34 an undoped GaAs layer 35 donor impurity doped Al 0. 3 Ga 0. 7 As layer 36 donor impurity-doped GaAs layer 37 gate electrode 38 source electrode 39 Drain electrode

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板と、該半導体基板上に形成さ
れた第一の半導体からなるヘテロバッファ層と、該ヘテ
ロバッファ層に隣接する第二の半導体からなる電子走行
層と、該電子走行層に隣接する第三の半導体からなる正
孔障壁層と、該正孔障壁層に隣接する第四の半導体から
なる電子供給層、から構成されることを特徴とする電界
効果トランジスタ。
1. A semiconductor substrate, a hetero buffer layer made of a first semiconductor formed on the semiconductor substrate, an electron transit layer made of a second semiconductor adjacent to the hetero buffer layer, and the electron transit layer A field effect transistor comprising: a hole barrier layer made of a third semiconductor adjacent to the first semiconductor; and an electron supply layer made of a fourth semiconductor adjacent to the hole barrier layer.
【請求項2】 請求項1記載の前記正孔障壁層を構成す
る第三の半導体が、第四の半導体がもつ電子親和力(x
4 )とバンドギャップ(Eg4 )の和(x4 +Eg4
)よりも大きい電子親和力(x3 )とバンドギャップ
(Eg3 )の和(x3Eg 3 )をもち、且つ、第
三の半導体の電子親和力(x3 )と第四の半導体の電
子親和力(x4 )の差(x3 −x4 )は電子の持つ
熱エネルギー(3kT/2)(kはボルツマン定数、T
は絶対温度)に比べて十分に小さいことを特徴とする請
求項1記載の電界効果トランジスタ。
2. The method according to claim 1, wherein the third semiconductor constituting the hole barrier layer has an electron affinity (x) possessed by a fourth semiconductor.
4 ) and the sum of the band gap (Eg 4 ) (x 4 + Eg 4
), The sum of the electron affinity (x 3 ) and the band gap (Eg 3 ) (x 3 + Eg 3 ), and the electron affinity of the third semiconductor (x 3 ) and the electron affinity of the fourth semiconductor difference (x 4) (x 3 -x 4) thermal energy (3 kT / 2) with electron (k is the Boltzmann constant, T
2. The field effect transistor according to claim 1, wherein the temperature is sufficiently smaller than the absolute temperature.
【請求項3】 請求項1記載の前記ヘテロバッファ層を
構成する第一の半導体が、隣接する第二の半導体の電子
親和力(x2 )よりも小さい電子親和力(x1)をも
ち、且つ、第二の半導体の電子親和力(x2 )とバン
ドギャップ(Eg2)の和(x2 +Eg2 )と、第一
の半導体の電子親和力(x1 )とバンドギャップ(E
1 )の和(x1 +Eg1 )の差(x2 +Eg2
−x1 −Eg1 )が電子の持つエネルギー(3kT
/2)に比べて十分に小さいことを特徴とする請求項1
または請求項2のいずれかに記載の電界効果トランジス
タ。
3. The first semiconductor constituting the hetero buffer layer according to claim 1, wherein the first semiconductor has an electron affinity (x 1 ) smaller than an electron affinity (x 2 ) of an adjacent second semiconductor, and The sum (x 2 + Eg 2 ) of the electron affinity (x 2 ) and band gap (Eg 2 ) of the second semiconductor, the electron affinity (x 1 ) and band gap (E
g 1 ) difference (x 2 + Eg 2 ) of the sum (x 1 + Eg 1 )
-X 1 -Eg 1 ) is the thermal energy (3 kT) of the electron
2. The method according to claim 1, wherein the value is sufficiently smaller than (2).
Or a field-effect transistor according to claim 2 .
【請求項4】 請求項1記載の前記電子供給層を構成す
る第四の半導体が、n形不純物を含み、且つ、該電子走
行層を構成する第二の半導体の電子親和力(x2)より
小さい電子親和力(x4 )を有することを特徴とする
請求項1または請求項2のいずれかに記載の電界効果ト
ランジスタ。
4. The electron supply layer according to claim 1, wherein the fourth semiconductor constituting the electron supply layer contains an n-type impurity, and is obtained from the electron affinity (x 2 ) of the second semiconductor constituting the electron transit layer. 3. The field-effect transistor according to claim 1, wherein the field-effect transistor has a small electron affinity (x 4 ).
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