JPH01205471A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPH01205471A JPH01205471A JP2976488A JP2976488A JPH01205471A JP H01205471 A JPH01205471 A JP H01205471A JP 2976488 A JP2976488 A JP 2976488A JP 2976488 A JP2976488 A JP 2976488A JP H01205471 A JPH01205471 A JP H01205471A
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Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置に関するもので、特にヘテロ接合部
分に形成される二次元電子を利用した電界効果トランジ
スタ(FET)に使用される。
分に形成される二次元電子を利用した電界効果トランジ
スタ(FET)に使用される。
従来、二次元電子を利用したFETが知られ、高周波電
子回路や集積回路への応用か期待されている。第3図は
このような従来装置の断面図で、例えばエレクトロニク
ス・レターズ(Electro−nics Lette
rs) 、 22巻、]1、47ページ(1986年
)に記載されている。
子回路や集積回路への応用か期待されている。第3図は
このような従来装置の断面図で、例えばエレクトロニク
ス・レターズ(Electro−nics Lette
rs) 、 22巻、]1、47ページ(1986年
)に記載されている。
図示ノ通り、半絶縁性のインジウムリン(InP)から
なる基板31」二には、例えばアルミニウムインジウム
ヒ素(Aρ InO,480,52A8) からなるバッファ層32を介して、ガリウムインジウム
リンヒ素(Ga I n O,470,53AS)力゛らな る第1半導体層33が結晶成長されている。そして、第
1の半導体層33上にはアンドープのAρ In O,480,52Asからなる第2の半導体層34およ
びn型のAΩ In 0.48 0.52A”力゛らなる 第3の半導体層35が形成されている。さらに、第3の
半導体層」二35には、ゲート電極36がショットキー
接触して設けられると共に、ソース電極37およびドレ
イン電極38がオーミック接触して設けられている。
なる基板31」二には、例えばアルミニウムインジウム
ヒ素(Aρ InO,480,52A8) からなるバッファ層32を介して、ガリウムインジウム
リンヒ素(Ga I n O,470,53AS)力゛らな る第1半導体層33が結晶成長されている。そして、第
1の半導体層33上にはアンドープのAρ In O,480,52Asからなる第2の半導体層34およ
びn型のAΩ In 0.48 0.52A”力゛らなる 第3の半導体層35が形成されている。さらに、第3の
半導体層」二35には、ゲート電極36がショットキー
接触して設けられると共に、ソース電極37およびドレ
イン電極38がオーミック接触して設けられている。
このような装置では、第1の半導体層33と第2の半導
体層34の間の極めて狭い領域(ヘテロ接合領域)に二
次元電子が閉じ込められる。従って、ソース電極37と
ドレイン電極38の間に電圧を印加すると、この二次元
電子はヘテロ接合領域を高い移動度で走行することにな
り、いイっゆる高電子移動度トランジスタ(HEMT)
などが実現される。
体層34の間の極めて狭い領域(ヘテロ接合領域)に二
次元電子が閉じ込められる。従って、ソース電極37と
ドレイン電極38の間に電圧を印加すると、この二次元
電子はヘテロ接合領域を高い移動度で走行することにな
り、いイっゆる高電子移動度トランジスタ(HEMT)
などが実現される。
しかしながら、このような従来例においては、第1の半
導体層33と第2の半導体層34および第3の半導体層
35の間では、いわゆる格子整合をとるのか通例であり
、従って第1半導体層33の材料が決まれば、第2の半
導体層34および第3の半導体層35に用いる材料の選
択の余地が、おのずから制限されることになっていた。
導体層33と第2の半導体層34および第3の半導体層
35の間では、いわゆる格子整合をとるのか通例であり
、従って第1半導体層33の材料が決まれば、第2の半
導体層34および第3の半導体層35に用いる材料の選
択の余地が、おのずから制限されることになっていた。
さらに、あえて第1の半導体層33と第2の半導体層3
4および第3の半導体層35の間の格子整合をとらなか
った場合には、第4図のエネルギーバンド図に示す如く
、第1の半導体層3Bと第2の半導体層34の間にミス
フィツト転位やダングリングボンドによる結晶欠陥、界
面準位か発生する。このため、第1の半導体層33と第
2の半導体層34間のヘテロ接合領域を走行する二次元
電子の移動度に影響を与えるという問題があった。
4および第3の半導体層35の間の格子整合をとらなか
った場合には、第4図のエネルギーバンド図に示す如く
、第1の半導体層3Bと第2の半導体層34の間にミス
フィツト転位やダングリングボンドによる結晶欠陥、界
面準位か発生する。このため、第1の半導体層33と第
2の半導体層34間のヘテロ接合領域を走行する二次元
電子の移動度に影響を与えるという問題があった。
−フ −
そこで本発明は、第1および第2の半導体層間のヘテロ
接合領域における二次元電子の移動度を高く保ちながら
、第3の半導体層の材料選択の余地を広くすることので
きる半導体装置を提供することを目的とする。
接合領域における二次元電子の移動度を高く保ちながら
、第3の半導体層の材料選択の余地を広くすることので
きる半導体装置を提供することを目的とする。
本発明に係る半導体装置は、半絶縁性もしくは絶縁性の
基板上に第1半導体層を形成し、この第1の半導体層上
にアンドープの第2の半導体層およびn型の第3の半導
体層を形成してヘテロ接合となし、この第1の半導体層
と第2の半導体層間のヘテロ接合部分に形成される二次
元電子を電界効果トランジスタのキャリアとして利用す
る半導体装置であって、第1の半導体層の格子定数a1
と第2の半導体層の格子定数a2は l (a2−a1)/a1 l <屹 5%の範囲で
格子整合するようにし、さらに第3の半導体層の格子定
数は第2の半導体層の格子定数に対して制約を受けない
ようにしたことを特徴としている。
基板上に第1半導体層を形成し、この第1の半導体層上
にアンドープの第2の半導体層およびn型の第3の半導
体層を形成してヘテロ接合となし、この第1の半導体層
と第2の半導体層間のヘテロ接合部分に形成される二次
元電子を電界効果トランジスタのキャリアとして利用す
る半導体装置であって、第1の半導体層の格子定数a1
と第2の半導体層の格子定数a2は l (a2−a1)/a1 l <屹 5%の範囲で
格子整合するようにし、さらに第3の半導体層の格子定
数は第2の半導体層の格子定数に対して制約を受けない
ようにしたことを特徴としている。
また、第2の半導体層および第3の半導体層としては、
第1の半導体層と第2の半導体層間のヘテロ接合部分に
二次元電子ガスが形成されるように、第2の半導体層の
電子親和力は第1の半導体層の電子親和力より小さくし
、さらに第3の半導体層の電子親和力は第2の半導体層
の電子親和力と同等もしくは小さくしたことを特徴とし
ている。
第1の半導体層と第2の半導体層間のヘテロ接合部分に
二次元電子ガスが形成されるように、第2の半導体層の
電子親和力は第1の半導体層の電子親和力より小さくし
、さらに第3の半導体層の電子親和力は第2の半導体層
の電子親和力と同等もしくは小さくしたことを特徴とし
ている。
本発明の構成によれば、第1半導体層の格子定数a1と
第2半導体層の格子定数が l (a −a )/a11<o、5%の範囲で
格子整合しているため、ミスフィツト転位やダングリン
グボンドの発生を抑え、第1の半導体層と第2の半導体
層間のヘテロ接合領域を走行する二次元電子の移動度の
低下を防ぐ。さらに第1の半導体層と第2の半導体層間
のヘテロ接合領域に電子を供給する第3の半導体層につ
いては、第2の半導体層との間でミスフィツト転位やダ
ングリングボンドか発生しても、上記のヘテロ接合領域
とは、第2の半導体層をへだてて空間的に分離されるた
め、このヘテロ接合領域を走行する二次元電子に影響を
与えることが少ない。さらに、第2の半導体層の格子定
数に制約を受けずに第3の半導体層の材料を選択できる
ので、ゲート金属とのショットキー接触の取りやすさを
改善したり、高い二次元電子密度を有する半導体装置が
実現可能となる。
第2半導体層の格子定数が l (a −a )/a11<o、5%の範囲で
格子整合しているため、ミスフィツト転位やダングリン
グボンドの発生を抑え、第1の半導体層と第2の半導体
層間のヘテロ接合領域を走行する二次元電子の移動度の
低下を防ぐ。さらに第1の半導体層と第2の半導体層間
のヘテロ接合領域に電子を供給する第3の半導体層につ
いては、第2の半導体層との間でミスフィツト転位やダ
ングリングボンドか発生しても、上記のヘテロ接合領域
とは、第2の半導体層をへだてて空間的に分離されるた
め、このヘテロ接合領域を走行する二次元電子に影響を
与えることが少ない。さらに、第2の半導体層の格子定
数に制約を受けずに第3の半導体層の材料を選択できる
ので、ゲート金属とのショットキー接触の取りやすさを
改善したり、高い二次元電子密度を有する半導体装置が
実現可能となる。
以下、添付図面の第1図および第2図を参照して、本発
明の詳細な説明する。
明の詳細な説明する。
第1図はこの発明の一実施例を示す断面図である。図示
の通り、半絶縁性の半導体基板1上にはバッファ層2を
形成し、バッファ層2上には第1の半導体層3、第2の
半導体層4および第3の半導体層5を順次に形成し、第
3の半導体層上にはショットキーケート電極6と、これ
から隔離されたソース電極7およびドレイン電極8を形
成している。
の通り、半絶縁性の半導体基板1上にはバッファ層2を
形成し、バッファ層2上には第1の半導体層3、第2の
半導体層4および第3の半導体層5を順次に形成し、第
3の半導体層上にはショットキーケート電極6と、これ
から隔離されたソース電極7およびドレイン電極8を形
成している。
さらに詳細に説明すると、半絶縁性の半導体基板]はI
nPに鉄(Fe )をドープしたものてあり、バッファ
層2はアンドープのAρo、48I n o、52A
S混晶からなり、例えば分子線エピタキシャル成長法に
より積層している。第1の半導体層3はGa In O,470,53As混晶からなり、層厚は約0.2μ
mである。第1の半導体層3上の第2の半導体層4は、
第1の半導体層3とほぼ格子整合のとれるアンドープの
Aρ InO,480,52 As混晶からなり、層厚は100A程度である。
nPに鉄(Fe )をドープしたものてあり、バッファ
層2はアンドープのAρo、48I n o、52A
S混晶からなり、例えば分子線エピタキシャル成長法に
より積層している。第1の半導体層3はGa In O,470,53As混晶からなり、層厚は約0.2μ
mである。第1の半導体層3上の第2の半導体層4は、
第1の半導体層3とほぼ格子整合のとれるアンドープの
Aρ InO,480,52 As混晶からなり、層厚は100A程度である。
さらに、第2の半導体層4上の第3の半導体層5は、第
2の半導体層4を形成するAρ。、48In As
混晶よりAρ組成の大きなn型のシ0.52 リコン(Si) ドープAρ In As混晶X
1.− x (x>0.48)からなり、その電子密度は5×101
7(cm ”)程度、層厚は400A程度である。
2の半導体層4を形成するAρ。、48In As
混晶よりAρ組成の大きなn型のシ0.52 リコン(Si) ドープAρ In As混晶X
1.− x (x>0.48)からなり、その電子密度は5×101
7(cm ”)程度、層厚は400A程度である。
ショットキーゲート電極6は例えばアルミニウム(八Ω
)で構成されたものであり、ソース電極7およびドレイ
ン電極8は金(Au)、ゲルマニウム(Ge ) 、ニ
ッケル(Nj )合金で構成されたものである。
)で構成されたものであり、ソース電極7およびドレイ
ン電極8は金(Au)、ゲルマニウム(Ge ) 、ニ
ッケル(Nj )合金で構成されたものである。
次に、第2図を参照して、」1記実施例の作用を説明す
る。
る。
第2図は、本実施例のエネルギーバンド構造図である。
図示のとおり、第1の半導体層3としてアンドープGa
In O,470,53A”混晶を積層し、 この第1の半導体層3上に、これとほぼ格子整合のとれ
るアンドープAρ In 0.48 0.52A”混晶か らなる第2の半導体層4を積層し、さらに、第2の半導
体層4上に第3の半導体層5として、第2の半導体層4
よりAβ糾成の大きなn型のシリコン(Sj) ドー
プAρ In As混晶(x>x 1−
x o、 4Th)を積層すると、第1の半導体層3と第2
の半導体層4の間のヘテロ接合領域に二次元電子ガス2
0が形成される。ここで、第2の半導体層4の電子親和
力を第1の半導体層3より小さくすることにより、十分
な二次元電子ガスが得られる。しかし、一方第2の半導
体層4と第3の半導体層5の界面には、ミスフィツト転
位やダングリングボンドによる結晶欠陥、界面準位が発
生する。
In O,470,53A”混晶を積層し、 この第1の半導体層3上に、これとほぼ格子整合のとれ
るアンドープAρ In 0.48 0.52A”混晶か らなる第2の半導体層4を積層し、さらに、第2の半導
体層4上に第3の半導体層5として、第2の半導体層4
よりAβ糾成の大きなn型のシリコン(Sj) ドー
プAρ In As混晶(x>x 1−
x o、 4Th)を積層すると、第1の半導体層3と第2
の半導体層4の間のヘテロ接合領域に二次元電子ガス2
0が形成される。ここで、第2の半導体層4の電子親和
力を第1の半導体層3より小さくすることにより、十分
な二次元電子ガスが得られる。しかし、一方第2の半導
体層4と第3の半導体層5の界面には、ミスフィツト転
位やダングリングボンドによる結晶欠陥、界面準位が発
生する。
ところが、本発明においては、第1の半導体層3と第2
の半導体層4間のヘテロ接合領域の二次元電子ガス20
と、第2の半導体層4と第3の半導体層5の界面に存在
するミスフィツト転位やダングリングボンドによる結晶
欠陥、界面準位とは、第2の半導体層4をへたてて分離
されているため、ヘテロ接合領域を走行する二次元電子
の移動度に影響を与えることがない。
の半導体層4間のヘテロ接合領域の二次元電子ガス20
と、第2の半導体層4と第3の半導体層5の界面に存在
するミスフィツト転位やダングリングボンドによる結晶
欠陥、界面準位とは、第2の半導体層4をへたてて分離
されているため、ヘテロ接合領域を走行する二次元電子
の移動度に影響を与えることがない。
さらには、本実施例においては、第3の半導体層5を形
成するAρInAs混晶のA、il+組成を従来例より
大きくとることができ、材料選択の余地が広がるととも
に、これに好適なショットキー電極材料の選択の余地も
広がる。また、第3の半導体層5の電子親和力を第2の
半導体層4の電子親和力よりも小さくすることにより、
二次元電子ガス20から見たゲート電極6方向のバリア
が高くなる。このため、熱的に励起された二次元電子が
バリアを越えてゲート電極6に到達する確率か低くなり
、従って、結果としてゲート電極6のリーク電流が低減
するという効果が生じる。
成するAρInAs混晶のA、il+組成を従来例より
大きくとることができ、材料選択の余地が広がるととも
に、これに好適なショットキー電極材料の選択の余地も
広がる。また、第3の半導体層5の電子親和力を第2の
半導体層4の電子親和力よりも小さくすることにより、
二次元電子ガス20から見たゲート電極6方向のバリア
が高くなる。このため、熱的に励起された二次元電子が
バリアを越えてゲート電極6に到達する確率か低くなり
、従って、結果としてゲート電極6のリーク電流が低減
するという効果が生じる。
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の
変形か可能である。
変形か可能である。
例えば、第]の半導体層3の材料については、Ga
In O,470,53As混晶に限定されるものではなく、
Ga In x 1.−x ”” (o≦X≦1)混晶、Ga
Aρi 、 As (0≦X≦1)混晶、In
Ga As−In Ga As超格子、x
1−x y I
YGa AΩ As −Ga Aρ AS
超格子x 1−x y 1−y等に
拡張することが容易である。さらに第2の半導体層4お
よび第3の半導体層5の材料についても、A、l!Ga
As(0≦X≦1)混晶、X 1−x I n Ga 1−xP (0≦X≦1)混晶、In
Ga、、As−In Aρ As超格子、X
y 1−
yGa Aρ As −Ga Aρ As超格
子x 1.− X Y l−Y等に
変更することが可能である。
In O,470,53As混晶に限定されるものではなく、
Ga In x 1.−x ”” (o≦X≦1)混晶、Ga
Aρi 、 As (0≦X≦1)混晶、In
Ga As−In Ga As超格子、x
1−x y I
YGa AΩ As −Ga Aρ AS
超格子x 1−x y 1−y等に
拡張することが容易である。さらに第2の半導体層4お
よび第3の半導体層5の材料についても、A、l!Ga
As(0≦X≦1)混晶、X 1−x I n Ga 1−xP (0≦X≦1)混晶、In
Ga、、As−In Aρ As超格子、X
y 1−
yGa Aρ As −Ga Aρ As超格
子x 1.− X Y l−Y等に
変更することが可能である。
また、エピタキシャル成長法としても、分子線エピタキ
シャル成長法に限らす有機金属気相成長法、気相エピタ
キシャル成長法、液相エピタキシャル成長法等を利用す
ることができる。さらに、不純物濃度や膜厚についても
、本発明の要旨を変更しない範囲内において、種々の設
計変更を施すことが可能である。
シャル成長法に限らす有機金属気相成長法、気相エピタ
キシャル成長法、液相エピタキシャル成長法等を利用す
ることができる。さらに、不純物濃度や膜厚についても
、本発明の要旨を変更しない範囲内において、種々の設
計変更を施すことが可能である。
以上、詳細に説明した通り本発明では、第1の半導体層
と第2の半導体層間のヘテロ接合領域は、結晶欠陥や界
面準位から隔離されるので、ここを走行する二次元電子
の移動度に影響を及はすことなく、また第3の半導体層
の材料の選択の余地か広がる。従って、はぼ格子整合が
とれたヘテロ接合、領域の二次元電子を、電界効果トラ
ンジスタのキャリアとして有効に利用することにより、
良好な特性か実現される半導体装置を提供することかで
きる。
と第2の半導体層間のヘテロ接合領域は、結晶欠陥や界
面準位から隔離されるので、ここを走行する二次元電子
の移動度に影響を及はすことなく、また第3の半導体層
の材料の選択の余地か広がる。従って、はぼ格子整合が
とれたヘテロ接合、領域の二次元電子を、電界効果トラ
ンジスタのキャリアとして有効に利用することにより、
良好な特性か実現される半導体装置を提供することかで
きる。
第1図は本発明の半導体装置の一実施例を示す断面図、
第2図は本発明の半導体装置の一実施例におけるエネル
ギーバンド構造を示す図、第3図は従来例に係る半導体
装置の断面図、第4図は従来例に係る半導体装置におけ
る格子整合をとらない場合のエネルギーバンド構造を示
す図である。 1・・・半絶縁性半導体基板、3・・・第1の半導体層
、−] l − 4・・・第2の半導体層、5・・・第3の半導体層、6
・・・ショットキーゲート電極、7・・・ソース電極、
8・・・ドレイン電極。 特許出願人 住友電気工業株式会社 代理人弁理士 長谷用 芳 樹実施例 第1図 格子整合をとらない 第 場合の上片・ルギーバンド構造 4図
第2図は本発明の半導体装置の一実施例におけるエネル
ギーバンド構造を示す図、第3図は従来例に係る半導体
装置の断面図、第4図は従来例に係る半導体装置におけ
る格子整合をとらない場合のエネルギーバンド構造を示
す図である。 1・・・半絶縁性半導体基板、3・・・第1の半導体層
、−] l − 4・・・第2の半導体層、5・・・第3の半導体層、6
・・・ショットキーゲート電極、7・・・ソース電極、
8・・・ドレイン電極。 特許出願人 住友電気工業株式会社 代理人弁理士 長谷用 芳 樹実施例 第1図 格子整合をとらない 第 場合の上片・ルギーバンド構造 4図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、半絶縁性もしくは絶縁性の基板上に第1の半導体層
を形成し、さらにこの第1の半導体層上にアンドープの
第2の半導体層およびn型の第3の半導体層を形成して
ヘテロ接合となし、前記第1の半導体層と第2の半導体
層間のヘテロ接合部分に形成される二次元電子を電界効
果トランジスタのキャリアとして利用する半導体装置に
おいて、 前記第2の半導体層の格子定数a_2は、前記第1の半
導体層の格子定数a_1に対して |(a_2−a_1)/a_|<0.5% の範囲で格子整合し、かつ前記第3の半導体層の格子定
数は前記第2の半導体層の格子定数に対して制約を受け
ないことを特徴とする半導体装置。 2、前記第2の半導体層の電子親和力は前記第1の半導
体層の電子親和力より小であり、かつ前記第3の半導体
層の電子親和力は前記第2の半導体層の電子親和力と同
等もしくは小であることを特徴とする請求項1記載の半
導体装置。 3、前記第2の半導体層の層厚が200Å以下であるこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63029764A JPH07118539B2 (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63029764A JPH07118539B2 (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01205471A true JPH01205471A (ja) | 1989-08-17 |
JPH07118539B2 JPH07118539B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=12285124
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63029764A Expired - Lifetime JPH07118539B2 (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07118539B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5316956A (en) * | 1992-02-07 | 1994-05-31 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for manufacturing semiconductor light-receiving elements |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017126610A (ja) | 2016-01-12 | 2017-07-20 | トヨタ自動車株式会社 | スイッチング素子 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5893376A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-03 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
-
1988
- 1988-02-10 JP JP63029764A patent/JPH07118539B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5893376A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-03 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5316956A (en) * | 1992-02-07 | 1994-05-31 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for manufacturing semiconductor light-receiving elements |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07118539B2 (ja) | 1995-12-18 |
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