JPH01183164A - 高電子移動度電界効果型トランジスタ - Google Patents
高電子移動度電界効果型トランジスタInfo
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- JPH01183164A JPH01183164A JP772688A JP772688A JPH01183164A JP H01183164 A JPH01183164 A JP H01183164A JP 772688 A JP772688 A JP 772688A JP 772688 A JP772688 A JP 772688A JP H01183164 A JPH01183164 A JP H01183164A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types 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
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- H01L29/772—Field effect transistors
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- H01L29/7786—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT
- H01L29/7787—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT with wide bandgap charge-carrier supplying layer, e.g. direct single heterostructure MODFET
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- H01L29/267—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, elements provided for in two or more of the groups H01L29/16, H01L29/18, H01L29/20, H01L29/22, H01L29/24, e.g. alloys in different semiconductor regions, e.g. heterojunctions
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
ＨＥＭＴと称されている高電子移動度電界効果型トラン
ジスタに関し。
ジスタに関し。
低温動作時にドレイン電流の時間的減少が生じないＩ（
ＥＭＴを提供することを目的とし。
ＥＭＴを提供することを目的とし。
畜臣度のガリウム砒素単結晶から成るチャネル層と、該
チャネル層上に形成された亜鉛カルコゲナイド単結晶か
ら成る厚さ数十オングストロームのエネルギーバリヤ層
と、該エネルギーバリヤ層上に形成され、ｎ型の不純物
を含有するアルミニウムガリウム砒素単結晶から成る電
子供給層を備えることにより構成される。
チャネル層上に形成された亜鉛カルコゲナイド単結晶か
ら成る厚さ数十オングストロームのエネルギーバリヤ層
と、該エネルギーバリヤ層上に形成され、ｎ型の不純物
を含有するアルミニウムガリウム砒素単結晶から成る電
子供給層を備えることにより構成される。
本発明は高速半導体素子として実用化が進められている
ｌ（ＥＭＴ（Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌ
ｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓ−ｔｏｒ：高電子移動度トラン
ジスタ）に関する。
ｌ（ＥＭＴ（Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌ
ｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓ−ｔｏｒ：高電子移動度トラン
ジスタ）に関する。
先に１本出願人によりＨＥＭＴと称される半導体素子構
造が提案されている。（特開昭５７−００７１６５．昭
和５７年１月１４付） ＨＥＭＴは高性能半導体集積回路を構成する高速素子の
一つとして期待されており、特性向上のための種々の改
良が行われている。本発明の前提となるＨＥＭＴの原理
的構造を第２図の断面図に示す。
造が提案されている。（特開昭５７−００７１６５．昭
和５７年１月１４付） ＨＥＭＴは高性能半導体集積回路を構成する高速素子の
一つとして期待されており、特性向上のための種々の改
良が行われている。本発明の前提となるＨＥＭＴの原理
的構造を第２図の断面図に示す。
例えば、半絶縁性のガリウム砒素（ＧａＡｓ）単結晶か
ら成る基板１上に、実質的に不純物を含有しないＧａＡ
ｓ （ノンドープＧａＡｓ）単結晶から成るチャネル層
２と、不純物としてシリコン（Ｓｔ）が添加されたｎ型
アルミニウム・ガリウム砒素（Ａｌｘ Ｇａ１−ｘＡｓ
＋但しＸ・０．２〜０．３）単結晶から成る電子供給層
３とが形成されている。電子供給層３の表面には。
ら成る基板１上に、実質的に不純物を含有しないＧａＡ
ｓ （ノンドープＧａＡｓ）単結晶から成るチャネル層
２と、不純物としてシリコン（Ｓｔ）が添加されたｎ型
アルミニウム・ガリウム砒素（Ａｌｘ Ｇａ１−ｘＡｓ
＋但しＸ・０．２〜０．３）単結晶から成る電子供給層
３とが形成されている。電子供給層３の表面には。
へ１等から成るゲート電極４と、ゲート電極４の両側に
金・ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）から成るソース電極５お
よびドレイン電極６が形成されている。なお。
金・ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）から成るソース電極５お
よびドレイン電極６が形成されている。なお。
ソース電極５およびドレイン電極６とそれぞれの下には
、コンタクト抵抗を低くするために、ｎ型ＧａＡｓ単結
晶から成るコンタクト層８が設けられている。
、コンタクト抵抗を低くするために、ｎ型ＧａＡｓ単結
晶から成るコンタクト層８が設けられている。
ソースおよびドレインを形成する領域には、これらの電
極を構成するＡｕ−Ｇｅの一部が、適当な熱処理を施す
ことにより、電子供給層３およびチャネル層２の一部に
達するまで拡散して形成されたアロイ領域７が形成され
る。このようにして、ソース電極５およびドレイン電極
６と、後述するようにして、チャネル層２内に生成され
る２次元電子ガスＮ９との間のオーミック接続が構成さ
れる。
極を構成するＡｕ−Ｇｅの一部が、適当な熱処理を施す
ことにより、電子供給層３およびチャネル層２の一部に
達するまで拡散して形成されたアロイ領域７が形成され
る。このようにして、ソース電極５およびドレイン電極
６と、後述するようにして、チャネル層２内に生成され
る２次元電子ガスＮ９との間のオーミック接続が構成さ
れる。
電子供給Ｎ３を構成するＡＩＸＧ＆＋−Ｘ Ａｓが有す
る電子親和力は、チャネル層２を構成するＧａＡｓが有
する電子親和力より小さいために、電子供給層３に存在
するドナーからチャネル層２に電子が流れ込み、この電
子かへテロ界面近傍のチャネル層２中に蓄積され、２次
元電子ガス層９を形成する。
る電子親和力は、チャネル層２を構成するＧａＡｓが有
する電子親和力より小さいために、電子供給層３に存在
するドナーからチャネル層２に電子が流れ込み、この電
子かへテロ界面近傍のチャネル層２中に蓄積され、２次
元電子ガス層９を形成する。
ゲート電極４の電位を変化させることにより２次元電子
ガス層９の濃度が制御される結果、電界効果トランジス
タとしての機能が得られる。
ガス層９の濃度が制御される結果、電界効果トランジス
タとしての機能が得られる。
上記構造のＨＥＭＴにおいては、ソース電極５−ドレイ
ン電極６間を流れる電流のキャリアは、高純度のＧａＡ
ｓから成るチャネル層２中の２次元電子ガスであるため
に、不純物による散乱を受けない。
ン電極６間を流れる電流のキャリアは、高純度のＧａＡ
ｓから成るチャネル層２中の２次元電子ガスであるため
に、不純物による散乱を受けない。
その結果、 ＨＥＭＴにおける電流キャリアは通常の電
界効果型トランジスタにおけるそれよりも高い移動度を
示す。この高移動度を利用して、超高速トランジスタの
形成が可能となる。
界効果型トランジスタにおけるそれよりも高い移動度を
示す。この高移動度を利用して、超高速トランジスタの
形成が可能となる。
第２図に示す構造のＨＥＭＴを９例えば液体窒素温度の
ような低温で動作させた場合、ドレイン電流が時間とと
もに減少する現象が生じる。この現象はコラップスと呼
ばれ、′！ｌ子供給層３を構成しているＡＩＸ Ｇａｔ
−ｘ＾ＳがＸ≧０．１５の組成領域において有するＤＸ
センターに起因するものと考えられている。（Ａ、 Ｋ
ａｓｔａｌｓｋｙｅｔ ａｌ、、 ＩＥＥ［！、 ［！
Ｄ−３３（１９８６）Ｐ。
ような低温で動作させた場合、ドレイン電流が時間とと
もに減少する現象が生じる。この現象はコラップスと呼
ばれ、′！ｌ子供給層３を構成しているＡＩＸ Ｇａｔ
−ｘ＾ＳがＸ≧０．１５の組成領域において有するＤＸ
センターに起因するものと考えられている。（Ａ、 Ｋ
ａｓｔａｌｓｋｙｅｔ ａｌ、、 ＩＥＥ［！、 ［！
Ｄ−３３（１９８６）Ｐ。
すなわち、 ＤＸセンターはＡ１． Ｇａ、４ Ａｓ中
のドナー原子に起因するが、上記へテロ界面近傍におけ
るＡｔＸＧａ＋、４ Ａｓ中のイオン化したＤＸセンタ
ーは。
のドナー原子に起因するが、上記へテロ界面近傍におけ
るＡｔＸＧａ＋、４ Ａｓ中のイオン化したＤＸセンタ
ーは。
ソース電極５−ドレイン電極６間に印加された電圧によ
って加速された２次元電子ガスかへテロ界面のポテンシ
ャルバリヤを越えて電子供給層３に侵入した場合にこれ
を捕獲し、低温においては再放出しに（いためと説明さ
れている。
って加速された２次元電子ガスかへテロ界面のポテンシ
ャルバリヤを越えて電子供給層３に侵入した場合にこれ
を捕獲し、低温においては再放出しに（いためと説明さ
れている。
ＡＩＸ Ｇａ１．、ＸＡｓにおいて２例えばＸ 〜０．
１５とすれば、Ｄｘセンターが生じないが、このような
組成領域の電子供給層３を設けた場合には、２次元電子
ガスの濃度および移動度が小さくなり、 ｇｍ （伝達
コンダクタンス）やに値等の電界効果型トランジスタに
とって重要な特性が充分でなくなる問題がある。
１５とすれば、Ｄｘセンターが生じないが、このような
組成領域の電子供給層３を設けた場合には、２次元電子
ガスの濃度および移動度が小さくなり、 ｇｍ （伝達
コンダクタンス）やに値等の電界効果型トランジスタに
とって重要な特性が充分でなくなる問題がある。
これに対して、電子供給層３への２次元電子ガスのしみ
出を抑制することにより′ｏｘセンターによる捕獲を防
止することが考えられる。この方法には。
出を抑制することにより′ｏｘセンターによる捕獲を防
止することが考えられる。この方法には。
■ＧａＡｓチャネル層２とｎ型ＡＩＸ ＧａＩ−ｘ Ａ
ｓ電子供給層３を分離するための、いわゆるスペーサ層
として設けられるノンドープＡＩＸ ＧａＩ−ｘ Ａｓ
の厚さを大きくする ■ＧａＡｓチャネル層２とｎ型Ａｌｘ ＧａＩ−ｘ Ａ
ｓ電子供給層３（但しＸ≦０．３）間のへテロ界面に、
アルミニウム砒素（ＡＩＡｓ）あるいはＡｌｙＧａ、−
、Ａｓ （但しｙ＞０．３）から成る薄層をエネルギー
バリヤとして設ける 等がある。
ｓ電子供給層３を分離するための、いわゆるスペーサ層
として設けられるノンドープＡＩＸ ＧａＩ−ｘ Ａｓ
の厚さを大きくする ■ＧａＡｓチャネル層２とｎ型Ａｌｘ ＧａＩ−ｘ Ａ
ｓ電子供給層３（但しＸ≦０．３）間のへテロ界面に、
アルミニウム砒素（ＡＩＡｓ）あるいはＡｌｙＧａ、−
、Ａｓ （但しｙ＞０．３）から成る薄層をエネルギー
バリヤとして設ける 等がある。
なお、チャネル層と電子供給層との間に電子供給層にお
けるよりも大きなＸ値を有するノンドープＡｌｘ Ｇａ
Ｉ−＊ Ａｓから成る薄層を設けることによってチャネ
ル層と電子供給層を分離する方法については、すでに本
出願人により開示されている。
けるよりも大きなＸ値を有するノンドープＡｌｘ Ｇａ
Ｉ−＊ Ａｓから成る薄層を設けることによってチャネ
ル層と電子供給層を分離する方法については、すでに本
出願人により開示されている。
（特開昭５９−０００９６８．昭和５９年１月６日付お
よび特願昭６０−０３７４３１ 、昭和６０年２月２８
日付）しかしながら、上記■の方法では、スペーサ層を
数十Å以上に厚くすると、２次元電子ガス濃度の減少が
顕著となり、高速半導体素子が得られない。一方、■の
方法では、 ＧａＡｓチャネル層とＡｌＡｓエネルギー
バリヤ層間のΔＥｃ （伝導帯不連続値）は０．２５ｅ
Ｖ、 また、 ＧａＡｓチャネル層とＡｌｙ ＧａＩ−
ｙへＳエネルギーバリヤ層間のΔＥｃは最大０．３５ｅ
ν程度（但しｙ＝０．４５）であり、これに対し、第２
図の構造におけるＧａＡｓチャネル層２とＡｌｘ Ｇａ
Ｉ−ｘ Ａｓ電子供給層３ （但しｘ−０，２）間のΔ
Ｅｃは０．１５ｅνであるから、エネルギーバリヤの高
さの増加が充分ではない。
よび特願昭６０−０３７４３１ 、昭和６０年２月２８
日付）しかしながら、上記■の方法では、スペーサ層を
数十Å以上に厚くすると、２次元電子ガス濃度の減少が
顕著となり、高速半導体素子が得られない。一方、■の
方法では、 ＧａＡｓチャネル層とＡｌＡｓエネルギー
バリヤ層間のΔＥｃ （伝導帯不連続値）は０．２５ｅ
Ｖ、 また、 ＧａＡｓチャネル層とＡｌｙ ＧａＩ−
ｙへＳエネルギーバリヤ層間のΔＥｃは最大０．３５ｅ
ν程度（但しｙ＝０．４５）であり、これに対し、第２
図の構造におけるＧａＡｓチャネル層２とＡｌｘ Ｇａ
Ｉ−ｘ Ａｓ電子供給層３ （但しｘ−０，２）間のΔ
Ｅｃは０．１５ｅνであるから、エネルギーバリヤの高
さの増加が充分ではない。
このことは、前記コラップスを示す第３図にも現われて
いる。すなわち、第３図ｆａ）は第２図に示すＧａＡｓ
チャネル層２とｎ型ＡＩＸ ＧａＩ−ｘ Ａｓ電子供給
層３（但しＸ＝０．２）から成るＨＥ’ＭＴにおけるド
レイン電流（Ｉｄ）の時間変化を、また、同図（ｂｌは
、上記構造のＨＥＭＴにおいて、 ＧａＡｓチャネル層
２とｎ型のＡｌｘ ＧａＩ−ｘ Ａｓ電子供給層３との
間のへテロ界面に、ノンドープＡＩ、 Ｇａ１−、八Ｓ
（但しｙ＝０．４）単結晶から成る厚さ３０人のエネル
ギーバリヤ層を設けた場合のドレイン電流（Ｉｄ）の時
間変化を示す。縦軸はドレイン電流（Ｉｄ）をその初期
値（ｔｄＯ）で規格化して示し、横軸は経過時間（秒）
を対数目盛で示しである。また、各図におけるパラメー
タはソース−ドレイン間電圧であり、上からＩＶ、０．
２Ｖ、 ０．Ｉ Ｖである。
いる。すなわち、第３図ｆａ）は第２図に示すＧａＡｓ
チャネル層２とｎ型ＡＩＸ ＧａＩ−ｘ Ａｓ電子供給
層３（但しＸ＝０．２）から成るＨＥ’ＭＴにおけるド
レイン電流（Ｉｄ）の時間変化を、また、同図（ｂｌは
、上記構造のＨＥＭＴにおいて、 ＧａＡｓチャネル層
２とｎ型のＡｌｘ ＧａＩ−ｘ Ａｓ電子供給層３との
間のへテロ界面に、ノンドープＡＩ、 Ｇａ１−、八Ｓ
（但しｙ＝０．４）単結晶から成る厚さ３０人のエネル
ギーバリヤ層を設けた場合のドレイン電流（Ｉｄ）の時
間変化を示す。縦軸はドレイン電流（Ｉｄ）をその初期
値（ｔｄＯ）で規格化して示し、横軸は経過時間（秒）
を対数目盛で示しである。また、各図におけるパラメー
タはソース−ドレイン間電圧であり、上からＩＶ、０．
２Ｖ、 ０．Ｉ Ｖである。
両者を比較すると、上記エネルギーバリヤ層を設けるこ
とにより、コラップスが顕著になり始める時間は１０秒
程度までと改善されることが認められるが、実用的な素
子特性としては、依然として不充分である。
とにより、コラップスが顕著になり始める時間は１０秒
程度までと改善されることが認められるが、実用的な素
子特性としては、依然として不充分である。
本発明は、低温動作時において、実用上の支障となる前
記コラップスが生じないＨＥＭＴを提供可能とすること
を目的とする。
記コラップスが生じないＨＥＭＴを提供可能とすること
を目的とする。
上記目的は、高純度のＧａＡｓ単結晶から成るチャネル
層と、該ＧａＡｓチャネル層上に形成された亜鉛カルコ
ゲナイド単結晶から成る厚さ数十人のエネルギーバリヤ
層と、該エネルギーバリヤ層上に形成され、ｎ型ｎ型Ａ
ＩＸ ｃａｔ−Ｘ Ａｓ単結晶（但し０．２≦Ｘ≦０．
３）から成る電子供給層を備えたことを特徴とする５本
発明に係る高電子移動度電界効果型トランジスタによっ
て達成される。
層と、該ＧａＡｓチャネル層上に形成された亜鉛カルコ
ゲナイド単結晶から成る厚さ数十人のエネルギーバリヤ
層と、該エネルギーバリヤ層上に形成され、ｎ型ｎ型Ａ
ＩＸ ｃａｔ−Ｘ Ａｓ単結晶（但し０．２≦Ｘ≦０．
３）から成る電子供給層を備えたことを特徴とする５本
発明に係る高電子移動度電界効果型トランジスタによっ
て達成される。
高純度ＧａＡｓチャネル層とｎ型ＡＩＸ ＧａＩ−ＸＡ
ｓ単結晶（但し０．２≦Ｘ≦０．３）電子供給層間のへ
テロ界面に、前記ＡｌＸＧａ＋−ｘ Ａｓ電子供給層に
比して電子親和力が小さく、かつ、禁制帯幅が大きい物
質としてＺｎＴｅ＋ ＺｎＴｅ ｘ Ｓｅ＋−ｘ Ｉ
およびＺｎＴｅ、 Ｓ、−８から選択される亜鉛カルコ
ゲナイドの単結晶から成る厚さ数十人の薄層を設けるこ
とにより、前記チャネル層と電子供給層との間にΔＥｃ
〜０．６ ｅＶのエネルギーバリヤが導入され、前記電
子供給層への２次元電子ガスのしみ出しがより完全に抑
制され、前記ドレイン電流のコラップス現象が防止され
る。
ｓ単結晶（但し０．２≦Ｘ≦０．３）電子供給層間のへ
テロ界面に、前記ＡｌＸＧａ＋−ｘ Ａｓ電子供給層に
比して電子親和力が小さく、かつ、禁制帯幅が大きい物
質としてＺｎＴｅ＋ ＺｎＴｅ ｘ Ｓｅ＋−ｘ Ｉ
およびＺｎＴｅ、 Ｓ、−８から選択される亜鉛カルコ
ゲナイドの単結晶から成る厚さ数十人の薄層を設けるこ
とにより、前記チャネル層と電子供給層との間にΔＥｃ
〜０．６ ｅＶのエネルギーバリヤが導入され、前記電
子供給層への２次元電子ガスのしみ出しがより完全に抑
制され、前記ドレイン電流のコラップス現象が防止され
る。
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図（ａ）は本発明に係るＨＥＭＴの構造を示す要部
断面図であって、第２図におけるのと同じ部分は同一符
号を付しである。
断面図であって、第２図におけるのと同じ部分は同一符
号を付しである。
従来と同様に、半絶縁性のＧａＡｓ単結晶から成る基板
１上に、高純度のＧａＡｓ単結晶から成る厚さ１μｍ程
度のチャネル層２が形成されている。チャネル層２上に
は５例えばＺｎＴｅ （電子親和力３．５３ｅＶ）から
成る１例えば３０人の厚さのエネルギーバリヤ層１１が
エピタキシャル成長されている。
１上に、高純度のＧａＡｓ単結晶から成る厚さ１μｍ程
度のチャネル層２が形成されている。チャネル層２上に
は５例えばＺｎＴｅ （電子親和力３．５３ｅＶ）から
成る１例えば３０人の厚さのエネルギーバリヤ層１１が
エピタキシャル成長されている。
上記構造、公知のＭＢＥ （分子線エピタキシ）法また
はＭＯＣＶＤ （金属有機化学気相堆積）法により形成
される。この場合＋ ＺｎＴｅの格子定数は６．１０人
であり、 ＧａＡｓの格子定数５．６４２人に比べて８
％程度大きく、格子不整合はかなり大きい。
はＭＯＣＶＤ （金属有機化学気相堆積）法により形成
される。この場合＋ ＺｎＴｅの格子定数は６．１０人
であり、 ＧａＡｓの格子定数５．６４２人に比べて８
％程度大きく、格子不整合はかなり大きい。
しかしながら、上記エネルギーバリヤとしては。
数十人程度の厚さで充分であり、一方、厚さが大きすぎ
ると２次元電子ガスの濃度が減少するので。
ると２次元電子ガスの濃度が減少するので。
３０〜５０人の範囲に選ぶ。この程度の厚さは、いわゆ
る歪入り超格子構造となる臨界層厚以下であるために、
上記ＺｎＴｅエネルギーバリヤ層１１は、 ＧａＡｓチ
ャネル層２上に良好な状態でエピタキシャル成長するこ
とができる。
る歪入り超格子構造となる臨界層厚以下であるために、
上記ＺｎＴｅエネルギーバリヤ層１１は、 ＧａＡｓチ
ャネル層２上に良好な状態でエピタキシャル成長するこ
とができる。
ＺｎＴｅエネルギーバリヤ層１１上に、上記従来の構造
と同様に、 Ｓｉをドープしたｎ型ＡＩＸ Ｇａ１−Ｘ
Ａｓ単結晶（但しＸ〜０．２）から成る１例えば厚さ４
００人の電子供給層３が形成されている。さらに、従来
と同様にして、ゲート電極４．ソース電極５．ドレイン
電極６およびアロイ領域７．コンタクト層８が設けられ
ている。
と同様に、 Ｓｉをドープしたｎ型ＡＩＸ Ｇａ１−Ｘ
Ａｓ単結晶（但しＸ〜０．２）から成る１例えば厚さ４
００人の電子供給層３が形成されている。さらに、従来
と同様にして、ゲート電極４．ソース電極５．ドレイン
電極６およびアロイ領域７．コンタクト層８が設けられ
ている。
このようにして＋ ＧａＡｓチャネル層２とｎ型ＡｌＸ
Ｇａ１−ＸＡｓ電子供給層３との間にＺｎＴｅエネルギ
ーバリヤ層１１が設けられた本発明のＨＥＭＴ構造が完
成される。この構造におけるエネルギーバンド図を第１
図（ｂ）に示す。同図において＋ＥＦはフェルミレベル
を示す。
Ｇａ１−ＸＡｓ電子供給層３との間にＺｎＴｅエネルギ
ーバリヤ層１１が設けられた本発明のＨＥＭＴ構造が完
成される。この構造におけるエネルギーバンド図を第１
図（ｂ）に示す。同図において＋ＥＦはフェルミレベル
を示す。
第１図（ｂ）に示すように、 ＺｎＴｅエネルギーバリ
ヤ層１１とＧａＡｓチャネル層２間層形間されるバリヤ
の高さΔＥｃは約０．６ｅＶである。また、同図から分
かるように１通常のＧａＡｓチャネル層／ ＡＩＸ Ｇ
ａ１−ｘ Ａｓ電子供給層（Ｘ〜０．２）間のΔＥｃは
約０．１６ｅＶである。
ヤ層１１とＧａＡｓチャネル層２間層形間されるバリヤ
の高さΔＥｃは約０．６ｅＶである。また、同図から分
かるように１通常のＧａＡｓチャネル層／ ＡＩＸ Ｇ
ａ１−ｘ Ａｓ電子供給層（Ｘ〜０．２）間のΔＥｃは
約０．１６ｅＶである。
したがって、 ＺｎＴｅエネルギーバリヤ層１１により
。
。
充分な高さのエネルギーバリヤが導入される。また、前
記ＧａＡｓ／ＡｌＡｓあるいはＧａＡｓ／Ａｌ、 Ｇａ
、−、Ａｓ（但しｙ ＞０．４５）系におけるエネルギ
ーバリヤの高さは０．２〜０．３ｅＶであり、これらに
比べて、バリヤ効果が著しく向上される。
記ＧａＡｓ／ＡｌＡｓあるいはＧａＡｓ／Ａｌ、 Ｇａ
、−、Ａｓ（但しｙ ＞０．４５）系におけるエネルギ
ーバリヤの高さは０．２〜０．３ｅＶであり、これらに
比べて、バリヤ効果が著しく向上される。
上記バリヤ効果は、上記本発明の）ＩＥＭＴにおけるド
レイン電流（Ｉｄ）の経時変化を示す第３図（Ｃ）のグ
ラフに明確に現れている。なお、同図（Ｃ１の表示方法
は同図（ａ）および（ｂ）と同じである。すなわち１本
発明のＺｎＴｅエネルギーバリヤ層１１を設けた第１図
の構造を有するＨＥＭＴのドレイン電流（Ｉｄ）は、動
作開始後４００秒まで一定であり、前記コラップスが生
じない。このことから、 ＺｎＴｅエネルギーバリヤ層
１１が有効に作用していることが証明されている。
レイン電流（Ｉｄ）の経時変化を示す第３図（Ｃ）のグ
ラフに明確に現れている。なお、同図（Ｃ１の表示方法
は同図（ａ）および（ｂ）と同じである。すなわち１本
発明のＺｎＴｅエネルギーバリヤ層１１を設けた第１図
の構造を有するＨＥＭＴのドレイン電流（Ｉｄ）は、動
作開始後４００秒まで一定であり、前記コラップスが生
じない。このことから、 ＺｎＴｅエネルギーバリヤ層
１１が有効に作用していることが証明されている。
上記実施例におけるＺｎＴｅエネルギーバリヤ層１１の
代わりに＋ ＺｎＴｅｘ Ｓｅ＋−ｘあるいは、 Ｚｎ
Ｔｅｙ ５ｌ−ｙ等の単結晶から成る厚さ数十人のエネ
ルギーバリヤ層を用いても同様の効果が得られる。これ
は。
代わりに＋ ＺｎＴｅｘ Ｓｅ＋−ｘあるいは、 Ｚｎ
Ｔｅｙ ５ｌ−ｙ等の単結晶から成る厚さ数十人のエネ
ルギーバリヤ層を用いても同様の効果が得られる。これ
は。
これらの混晶が有する電子親和力は、それぞれの組成比
に比例して、 ＺｎＴｅが有する電子親和力３．５３ｅ
ＶとＺｎ５ｅが有する電子親和力（４，０９ｅＶ）また
はＺｎＳが有する電子親和力（３，９０ｅＶ）の間の値
をとると推定されることからもうなずける。
に比例して、 ＺｎＴｅが有する電子親和力３．５３ｅ
ＶとＺｎ５ｅが有する電子親和力（４，０９ｅＶ）また
はＺｎＳが有する電子親和力（３，９０ｅＶ）の間の値
をとると推定されることからもうなずける。
〔発明の効果〕
本発明によれば＋ ＧａＡｓチャネル層とＡＩＸ Ｇａ
＋−ｘＡｓ電子供給層（但し０．２≦Ｘ≦０．３）から
成るＨＥＭＴの低温動作時におけるドレイン電流の経時
的減少を防止可能とし、 ）ＩＥＭＴを用いた高性能半
導体集積回路の実用化を促進する効果がある。
＋−ｘＡｓ電子供給層（但し０．２≦Ｘ≦０．３）から
成るＨＥＭＴの低温動作時におけるドレイン電流の経時
的減少を防止可能とし、 ）ＩＥＭＴを用いた高性能半
導体集積回路の実用化を促進する効果がある。
第１図（ａ）および第１図（ｂｌは、それぞれ５本発明
に係るＨＥＭＴの構造を示す要部断面図およびエネルギ
ーバンド図。 第２図は従来のＨＥＭＴの構造を示す要部断面図。 第３図Ｔａ）ないし第３図（Ｃ１はＨＥＭＴにおけるド
レイン電流の経時変化を示すグラフ である。 図において。 １は基板。 ２はチャネル層。 ３は電子供給層。 ４はゲート電極。 ５はソース電極。 ６はドレイン電極。 ７はアロイ領域。 ８はコンタクト層。 ９は２次元電子ガス層。 １１はエネルギーバリヤ層 である。 ０ｙｙｚ／ｙｙＩ θ戸Ｉ／×Ｉ！′Ｌ
に係るＨＥＭＴの構造を示す要部断面図およびエネルギ
ーバンド図。 第２図は従来のＨＥＭＴの構造を示す要部断面図。 第３図Ｔａ）ないし第３図（Ｃ１はＨＥＭＴにおけるド
レイン電流の経時変化を示すグラフ である。 図において。 １は基板。 ２はチャネル層。 ３は電子供給層。 ４はゲート電極。 ５はソース電極。 ６はドレイン電極。 ７はアロイ領域。 ８はコンタクト層。 ９は２次元電子ガス層。 １１はエネルギーバリヤ層 である。 ０ｙｙｚ／ｙｙＩ θ戸Ｉ／×Ｉ！′Ｌ
Claims (2)
- （１）高純度のガリウム砒素単結晶から成るチャネル層
と、該チャネル層上に形成された亜鉛カルコゲナイド単
結晶から成る厚さ数十オングストロームのエネルギーバ
リヤ層と、該エネルギーバリヤ層上に形成され、ｎ型の
不純物を含有するアルミニウムガリウム砒素単結晶から
成る電子供給層と、該電子供給層の表面の一部に設けら
れた制御電極と、該電子供給層の表面の一部に該制御電
極を間に置いて互いに対向する領域に設けられ該チャネ
ル層にオーミック接続された二つの電極を備えたことを
特徴とする高電子移動度電界効果型トランジスタ。 - （２）該亜鉛カルコゲナイドはテルル化亜鉛（ＺｎＴｅ
）、テルル化セレン化亜鉛（ＺｎＴｅ＿ｘＳｅ＿１＿−
＿ｘ）およびテルル化硫化亜鉛（ＺｎＴｅ＿ｘＳ＿１＿
−＿ｘ）から選択される一種であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の高電子移動度電界効果型トラ
ンジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP772688A JPH01183164A (ja) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | 高電子移動度電界効果型トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP772688A JPH01183164A (ja) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | 高電子移動度電界効果型トランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01183164A true JPH01183164A (ja) | 1989-07-20 |
Family
ID=11673715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP772688A Pending JPH01183164A (ja) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | 高電子移動度電界効果型トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01183164A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0832051A (ja) * | 1994-07-14 | 1996-02-02 | Nec Corp | 半導体装置 |
| KR100744547B1 (ko) * | 2005-10-31 | 2007-08-01 | 한국전자통신연구원 | 칼코게나이드계 원소를 포함하는 광전도층을 가지는 포토박막트랜지스터 및 이를 이용한 이미지 센서의 단위 셀 |
| KR100859723B1 (ko) * | 2006-10-09 | 2008-09-23 | 한국전자통신연구원 | 칼코게나이드층을 갖는 박막 트랜지스터 및 그 제조방법 |
-
1988
- 1988-01-18 JP JP772688A patent/JPH01183164A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0832051A (ja) * | 1994-07-14 | 1996-02-02 | Nec Corp | 半導体装置 |
| KR100744547B1 (ko) * | 2005-10-31 | 2007-08-01 | 한국전자통신연구원 | 칼코게나이드계 원소를 포함하는 광전도층을 가지는 포토박막트랜지스터 및 이를 이용한 이미지 센서의 단위 셀 |
| KR100859723B1 (ko) * | 2006-10-09 | 2008-09-23 | 한국전자통신연구원 | 칼코게나이드층을 갖는 박막 트랜지스터 및 그 제조방법 |
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