JPH0239542A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JPH0239542A
JPH0239542A JP19096188A JP19096188A JPH0239542A JP H0239542 A JPH0239542 A JP H0239542A JP 19096188 A JP19096188 A JP 19096188A JP 19096188 A JP19096188 A JP 19096188A JP H0239542 A JPH0239542 A JP H0239542A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semiconductor layer
undoped
semiconductor
gaas
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.)
Pending
Application number
JP19096188A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Shioda
昌弘 塩田
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.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp 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 Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP19096188A priority Critical patent/JPH0239542A/en
Publication of JPH0239542A publication Critical patent/JPH0239542A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the high-speed performance and obtain high output by reducing the composition ratio of a constituent element in the second semiconductor layer from the side of the third semiconductor layer to the first semiconductor layer gradually, and by enlarging the forbidden band width of the second semiconductor layer gradually and making the electron affinity smaller gradually. CONSTITUTION:An undoped GaAs layer 2 being the first semiconductor layer, an undoped InxGa1-xAs layer 3 being the second semiconductor layer, an undoped Al0.3Ga0.7As layer 4 being the fourth semiconductor layer, a 2X10<18>cm<-3> Si-doped Al0.3Ga0.7As layer 5 being the third semiconductor layer, and a 2X10<18>cm<-3> Si-doped GaAs layer 6 being the fifth semiconductor layer are grown continuously on a semi-insulating GaAs substrate 1. And, the In composition ratio (x) in the undoped InxGa1-xAs layer 3 is decreased gradually, from the value 0.3 at the heterojunction phase boundary with the undoped Al0.3Ga0.7As layer 4 to the value 0.05 at the heterojunction phase boundary with the undoped GaAs layer 2. Then, photoresists are removed by etching, and a gate electrode G is formed after the source electrode S and drain electrode D are formed through a normal method.

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し、特に高速動作性に優れた高
出力用の半導体装置2例えば高移動度トランジスタに関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a high-output semiconductor device 2, such as a high-mobility transistor, with excellent high-speed operation.

(従来の技術) 一般に、シリコンが間接遷移型の半導体であるのに対し
、多くの化合物半導体は直接遷移型半導体であり、キャ
リアの移動度が大きいという特徴を有する。また、多元
系の化合物半導体は組成比を変化させることにより2種
々の半導体混晶を人為的に作製できるので、異なる半導
体結晶との間で格子整合をとれるヘテロ接合を形成し得
る。このようなヘテロ接合を用いて、変調ドーピングを
利用した高電子移動度トランジスタなどの超高速半導体
素子1発光ダイオードや半導体レーザを中心とする各種
光電子素子、さらには超格子構造を利用した新しい素子
などが開発されつつある。
(Prior Art) In general, silicon is an indirect transition type semiconductor, whereas many compound semiconductors are direct transition type semiconductors, and are characterized by high carrier mobility. Furthermore, since two types of semiconductor mixed crystals can be artificially produced by changing the composition ratio of multi-component compound semiconductors, it is possible to form a heterojunction that can achieve lattice matching between different semiconductor crystals. Such heterojunctions can be used to create ultra-high-speed semiconductor devices such as high electron mobility transistors that utilize modulation doping, various optoelectronic devices such as light-emitting diodes and semiconductor lasers, and even new devices that utilize superlattice structures. is being developed.

従来、2次元電子ガスを利用した高電子移動度トランジ
スタ(以下、 )IEMTと略す)の最も一般的な構造
として、第2図に示すようなA lGaAs / Ga
As系11EMTが報告されている。このHEMTのへ
テロ構造は、半絶縁性GaAs基板1上に形成された。
Conventionally, the most common structure of high electron mobility transistors (hereinafter abbreviated as IEMT) using two-dimensional electron gas is AlGaAs/Ga as shown in Figure 2.
As-based 11EMT has been reported. This HEMT heterostructure was formed on a semi-insulating GaAs substrate 1.

アンド−プGaAs層2.アンドープAlGaAs層1
4. SiドープAlGaAs層15.およびSiドー
プGaAs層16からなり。
Undoped GaAs layer 2. Undoped AlGaAs layer 1
4. Si-doped AlGaAs layer 15. and a Si-doped GaAs layer 16.

アンドープGaAs層2とアンドープAlGaAs層1
4とのへテロ接合界面のアンドープGaAs層2側に2
次元電子ガスEが形成されている。SiドープGaAs
層16の上には ソース電極Sおよびドレイン電極りが
形成され2電子供給層であるSiドープAlGaAs層
15の上には、ゲート電極Gが形成されている。そして
 ゲートに印加する電圧によりゲート電極Gの下の2次
元電子ガスEの濃度N、を変化させ、電界効果トランジ
スタとして動作させるものである。
Undoped GaAs layer 2 and undoped AlGaAs layer 1
2 on the undoped GaAs layer 2 side at the heterojunction interface with 4.
A dimensional electron gas E is formed. Si-doped GaAs
A source electrode S and a drain electrode are formed on the layer 16, and a gate electrode G is formed on the Si-doped AlGaAs layer 15, which is a two-electron supply layer. Then, the concentration N of the two-dimensional electron gas E under the gate electrode G is changed by the voltage applied to the gate, so that the transistor operates as a field effect transistor.

このようなIIEMTの素子特性を向上させるためには
In order to improve the device characteristics of such IIEMT.

相互コンダクタンスg、を大きくする必要があり2次元
電子ガスの濃度N5を高くしたり、電子のドリフト速度
を太き(したりするなどの工夫がなされている。
It is necessary to increase the mutual conductance g, and efforts have been made to increase the concentration N5 of the two-dimensional electron gas and increase the drift velocity of electrons.

近年、電子走行層としてGaAsよりもキャリアのドリ
フト速度が大きいInGaAsを用いた1例えば第3図
に示すようなAlGaAs層 InGaAs系+1 E
 M Tが提案されている(IEEE ELECTRO
N DEVICE LETTER3,VOL。
In recent years, InGaAs, which has a higher carrier drift velocity than GaAs, has been used as an electron transport layer.For example, an AlGaAs layer as shown in FIG.
MT has been proposed (IEEE ELECTRO
N DEVICE LETTER3, VOL.

EDL−6NO,12,DECEMBER1985)。EDL-6NO, 12, DECEMBER 1985).

このHEMTのへテロ構造は、半絶縁性GaAs基板1
上に形成された。
This HEMT heterostructure consists of a semi-insulating GaAs substrate 1
formed on top.

アンドープGaAs層2.アンドープIno、 +5G
ao、 e5As層23.アンドープAlo、 r s
Gao0gsAs層24. Siドープ八へo、 +5
Gao、 asAs層25.およびSiドープGaAs
層26からなり、アンドープIno、 + 5Gao、
 asAs層23とアンドープA1゜、 1sGao、
 B5As層24とのへテロ接合界面のアンドープIn
o、 + 5Gao、 as八S層23側に2次元電子
ガスEが形成されている。SiドープGaAsFi26
の上にはソース電極Sおよびドレイン電極りが形成され
Undoped GaAs layer 2. Undoped Ino, +5G
ao, e5As layer 23. Undoped Alo, r s
Gao0gsAs layer 24. Si-doped 8 o, +5
Gao, asAs layer 25. and Si-doped GaAs
Consisting of layer 26, undoped Ino, +5Gao,
asAs layer 23 and undoped A1°, 1sGao,
Undoped In at the heterojunction interface with the B5As layer 24
o, +5Gao, as8 A two-dimensional electron gas E is formed on the S layer 23 side. Si-doped GaAsFi26
A source electrode S and a drain electrode are formed on the .

電子供給層であるSiドープAIO,1scao、 g
5As層25の上にはゲート電極Gが形成されている。
Si-doped AIO, 1scao, which is an electron supply layer
A gate electrode G is formed on the 5As layer 25.

そして。and.

ゲートに印加する電圧によりゲート電極Gの下の2次元
電子ガスEの濃度N、を変化させ、電界効果トランジス
タとして動作させるものである。
The concentration N of the two-dimensional electron gas E under the gate electrode G is changed by the voltage applied to the gate, and the transistor operates as a field effect transistor.

InGaAsはGaAsに比べて禁制帯幅が小さくかつ
電子親和力が大きいため、 AlGaAs層とInGa
As層とのへテロ接合界面における伝導帯不連続幅ΔE
cは。
InGaAs has a smaller forbidden band width and higher electron affinity than GaAs, so the AlGaAs layer and InGaAs
Conduction band discontinuity width ΔE at the heterojunction interface with the As layer
c is.

AlGaAs層とGaAs層とのへテロ接合界面におけ
る伝導帯不連続幅よりも大きい。また、 AlGaAs
/InGaAs系における2次元電子ガスの濃度N、は
、 AlGa^s/GaAs系よりも太き(することが
できる。従って、第3図に示すAlGaAs層 InG
aAs系HEMTは、第2図に示すAlGaAs / 
GaAs系HEMTよりも相互コンダクタンスg、が大
きいと期待されている。
This is larger than the conduction band discontinuity width at the heterojunction interface between the AlGaAs layer and the GaAs layer. Also, AlGaAs
The two-dimensional electron gas concentration N in the /InGaAs system can be thicker than that in the AlGa^s/GaAs system. Therefore, the AlGaAs layer shown in FIG.
The aAs-based HEMT is made of AlGaAs/
It is expected that the mutual conductance g is larger than that of a GaAs-based HEMT.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら7第3図に示すようなHEMTにおいては
、 InGaAs層とGaAs層との間に、またへ1G
aAs層とInGaAs層との間には格子定数に差があ
るため。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in a HEMT as shown in FIG.
This is because there is a difference in lattice constant between the aAs layer and the InGaAs layer.

InGaAs層の層厚がある臨界層厚hcを越えると、
 InGaAs層内にミスフィツト転位が発生し、素子
特性が著しく低下する。従って、 InGaAs層の層
厚を臨界層厚以下にしなければならないという制約が存
在する。
When the thickness of the InGaAs layer exceeds a certain critical layer thickness hc,
Misfit dislocations occur within the InGaAs layer, significantly degrading device characteristics. Therefore, there is a constraint that the thickness of the InGaAs layer must be less than or equal to the critical layer thickness.

このようなHEMTにおいて、さらに相互コンダクタン
スg、を高めるためには、 InGaAsJilにおけ
るTnil成比を大きくすることにより、 AlGaA
s層とInGaAs層とのへテロ接合界面における伝導
帯不連続幅ΔEcを太き(することが考えられる。とこ
ろが。
In such a HEMT, in order to further increase the mutual conductance g, by increasing the Tnil composition ratio in InGaAsJil, AlGaA
However, it is conceivable to increase the conduction band discontinuity width ΔEc at the heterojunction interface between the s layer and the InGaAs layer.

InGaAs層におけるIn組成比を太き(すると、 
InGaAs層とGaAs層との格子不整合およびA 
lGaAs層とInGaAs層との格子不整合がさらに
太き(なるため、。
If the In composition ratio in the InGaAs layer is increased (then,
Lattice mismatch between InGaAs layer and GaAs layer and A
The lattice mismatch between the lGaAs layer and the InGaAs layer becomes even thicker.

InGaAs層の臨界層厚hcがより小さくなる。従っ
てInGaAs層の層厚をより一層小さくする必要があ
る。
The critical layer thickness hc of the InGaAs layer becomes smaller. Therefore, it is necessary to further reduce the thickness of the InGaAs layer.

第4図にInMi成比とInGaAs層の臨界層厚との
関係を示す(IEEE IEDM、 418.1987
)。例えば、 InGaAs層におけるIn組成比を0
.4とした場合、その臨界層厚は約50人となる。
Figure 4 shows the relationship between the InMi composition ratio and the critical layer thickness of the InGaAs layer (IEEE IEDM, 418.1987
). For example, if the In composition ratio in the InGaAs layer is set to 0,
.. 4, the critical layer thickness is approximately 50 people.

このような非常に狭いInGaAs層内に形成されるポ
テンシャル内に1例えば約100人の拡がりを有する2
次元電子ガスを閉じ込めた場合には、該InGaAs層
に隣接するAlGaAs層またはGaAs層への2次元
電子の滲み出しが問題となる(第5図参照、 IEEE
IEDM、 418.1987)。この滲み出した2次
元電子に対しては、ゲートにバイアスを印加することに
よる濃度制御を行うことが困難である。また、i8み出
した2次元電子はInGaAs層よりドリフト速度の小
さいAlGaAs層またはGaAs層を走行するため、
素子全体におけるキャリアの平均ドリフト速度が低下し
、その結果、 IIEMTの相互コンダクタンスg。
Within the potential formed in such a very narrow InGaAs layer, 1 with a spread of, for example, about 100 2
When a dimensional electron gas is confined, a problem arises in that two-dimensional electrons leak into the AlGaAs layer or GaAs layer adjacent to the InGaAs layer (see Figure 5, IEEE
IEDM, 418.1987). It is difficult to control the concentration of these seeped two-dimensional electrons by applying a bias to the gate. In addition, since the two-dimensional electrons ejected from i8 travel through the AlGaAs layer or GaAs layer, which has a lower drift speed than the InGaAs layer,
The average drift velocity of carriers across the device is reduced, resulting in a decrease in the transconductance g of the IIEMT.

が低下することになる。will decrease.

本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、その
目的とすることころは、相互コンダクタンスを向上させ
ると共に、高濃度の2次元電子ガスを効率よく閉じ込め
ることにより、高速動作性に優れた高出力用の半導体装
置5例えば高電子移動度トランジスタを提供することに
ある。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to improve mutual conductance and efficiently confine highly concentrated two-dimensional electron gas, thereby achieving excellent high-speed operation. An object of the present invention is to provide a semiconductor device 5 for high output, such as a high electron mobility transistor.

(課題を解決するための手段) 本発明の半導体装置は、半導体基板上に、第1の半導体
層と、該第1の半導体層より禁制帯幅が小さくかつキャ
リアのドリフト速度が太き(、該第1の半導体層の上方
に形成された第2の半導体層と、該第2の半導体層より
禁制帯幅が大きくかつ電子親和力が小さ(、不純物がド
ープされ、該第2の半導体層の上方に形成された第3の
半導体層とを、有する半導体装置であって、該第2の半
導体層における構成元素の組成比が該第3の半導体層の
側から該第1の半導体層の側に向けて、該第2の半導体
層°の禁制帯幅が次第に大きくかつ電子親和力が次第に
小さくなるように変化しており。
(Means for Solving the Problems) A semiconductor device of the present invention includes a first semiconductor layer on a semiconductor substrate, which has a narrower forbidden band width and a higher carrier drift velocity than the first semiconductor layer. A second semiconductor layer formed above the first semiconductor layer has a larger forbidden band width and a lower electron affinity than the second semiconductor layer. and a third semiconductor layer formed above, the composition ratio of constituent elements in the second semiconductor layer being from the third semiconductor layer side to the first semiconductor layer side. Towards this, the forbidden band width of the second semiconductor layer gradually increases and the electron affinity gradually decreases.

そのことにより上記目的が達成される。Thereby, the above objective is achieved.

本発明の半導体装置においては、第3の半導体層側の界
面における第2の半導体層の構成元素の組成比を大きく
することにより、該界面における伝導帯不連続幅が大き
くなる。従って、第2の半導体層の該界面の近傍に形成
される2次元電子ガスの濃度が増大する。また、第2の
半導体層における構成元素の組成比を、第3の半導体層
側から第1の半導体層側に向かって次第に低下させれば
In the semiconductor device of the present invention, by increasing the composition ratio of the constituent elements of the second semiconductor layer at the interface on the third semiconductor layer side, the conduction band discontinuity width at the interface is increased. Therefore, the concentration of the two-dimensional electron gas formed near the interface of the second semiconductor layer increases. Moreover, if the composition ratio of the constituent elements in the second semiconductor layer is gradually decreased from the third semiconductor layer side toward the first semiconductor layer side.

第2の半導体層内にミスフィツト転位が発生し始める臨
界層厚が大きくなる。その結果、第2の半導体層の層厚
を充分大きくするごとができ、2次元電子ガスを効率よ
く該第2の半導体層内に閉じ込めることが可能となる。
The critical layer thickness at which misfit dislocations begin to occur in the second semiconductor layer increases. As a result, the thickness of the second semiconductor layer can be made sufficiently large, and the two-dimensional electron gas can be efficiently confined within the second semiconductor layer.

本発明の半導体装置における第2の半導体層と第3の半
導体層との間には、これら半導体層に対するスペーサ層
として、第4の半導体層を設けてもよい。この第4の半
導体層の層厚は、好ましくは100人またはそれ以下で
ある。また、第3の半導体層の上には、該第3の半導体
層よりも同一不純物濃度におけるキャリア移動度の大き
い、不純物をドープした第5の半導体層を設けてもよい
A fourth semiconductor layer may be provided between the second semiconductor layer and the third semiconductor layer in the semiconductor device of the present invention as a spacer layer for these semiconductor layers. The thickness of this fourth semiconductor layer is preferably 100 layers or less. Furthermore, a fifth semiconductor layer doped with an impurity may be provided on the third semiconductor layer, and has a higher carrier mobility than the third semiconductor layer at the same impurity concentration.

(実施例) 以下に本発明の実施例について述べる。(Example) Examples of the present invention will be described below.

第1図は本発明の一実施例であるAlGaAs/ In
GaAs系+1EMTの断面図である。このようなHE
MTは次のようにして作製される。
FIG. 1 shows AlGaAs/In, which is an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a GaAs-based +1EMT. HE like this
MT is produced as follows.

まず、第6図に示すように、半絶縁性GaAs基板1上
に、第1の半導体層であるアンドープGaAs層2(厚
さ1μm)、第2の半導体層であるアンドープTnxG
a (−XAS層3 (厚さ200人、 x =0.0
5→0.3)。
First, as shown in FIG. 6, on a semi-insulating GaAs substrate 1, an undoped GaAs layer 2 (thickness 1 μm) which is a first semiconductor layer and an undoped TnxG layer which is a second semiconductor layer are formed.
a (-XAS layer 3 (thickness 200, x = 0.0
5 → 0.3).

第4の半導体層であるアンドープA10.3Gao、 
7AS層4(厚さ20人)、第3の半導体層である2 
XIO”cm−’SiドープAlo、 3Gao、 J
s層5 (厚さ500人)、および第5の半導体層であ
る2 XIOIIlcm−3Si  ドープGaAs層
6(厚さ2,000人)を1分子線エピタキシー(MB
E)法により連続的に成長させた。
undoped A10.3Gao, which is the fourth semiconductor layer;
7AS layer 4 (20 layers thick), the third semiconductor layer 2
XIO"cm-'Si-doped Alo, 3Gao, J
S layer 5 (500 layers thick) and the fifth semiconductor layer 2
E) It was grown continuously by the method.

ここで、アンドープInxGa + −xAs層3にお
けるIn組成比Xは、アンドープAlo、 3Gao、
 7へS層4とのへテロ接合界面での0.3という値か
ら、アンドープGaAs層2とのへテロ接合界面での0
.05という値へ次第に減少するようにした。
Here, the In composition ratio X in the undoped InxGa + -xAs layer 3 is undoped Alo, 3Gao,
7 to 0.3 at the heterojunction interface with the S layer 4 to 0 at the heterojunction interface with the undoped GaAs layer 2.
.. The value gradually decreases to 05.

次いで、フォトレジストをエツチングマスクとして、メ
サ状にエツチングすることにより、活性領域を電気的に
分離した後、エツチングマスクに使用したフォトレジス
トを除去した。
Next, the active region was electrically isolated by etching into a mesa shape using the photoresist as an etching mask, and then the photoresist used as the etching mask was removed.

そして2通常のプロセス技術によりソース電極Sおよび
ドレイン電極りを形成した後、第7図に示すようなゲー
ト形成用フォトレジストパターンMを設け、リン酸・過
酸化水素・水の混合溶液を用いてゲート部をリセス状に
エツチングした。
2. After forming a source electrode S and a drain electrode using normal process technology, a photoresist pattern M for gate formation as shown in FIG. The gate part is etched into a recessed shape.

最後に2ゲートメタル(例えば、 AI)を蒸着し。Finally, deposit two gate metals (eg, AI).

フォトレジストパターンMを除去することによりゲート
電極Gを形成した。このようにして、第1図に示すよう
なAlGaAs / InGaAs系HEMTが作製さ
れた。
A gate electrode G was formed by removing the photoresist pattern M. In this way, an AlGaAs/InGaAs HEMT as shown in FIG. 1 was fabricated.

このようにして得られた八lGaAs / InGaA
s系11EMTにおいては、第2の半導体層であるアン
ドープInXGa 1− 、As層3と第4の半導体層
であるアンドープ八1゜、 3Gao、 tAslE!
 4とのへテロ接合界面のアンドープIn、Ga+−、
As層3側に2次元電子ガスEが形成されている。咳へ
テロ接合界面におけるアンドープIn、Ga 、 −、
As層3のIn組成比Xが0.3に高められているため
、咳へテロ接合界面における伝導帯不連続幅ΔEcは、
 In組成比が0.15である従来のHEMTに比べて
大きくなっている。従って、このような従来のHEMT
に比べて約1.3倍も高い2次元電子ガスの濃度N、が
得られた。
The thus obtained 81GaAs/InGaA
In the s-based 11EMT, the second semiconductor layer is undoped InXGa 1-, the As layer 3 and the fourth semiconductor layer is undoped 81°, 3Gao, tAslE!
Undoped In at the heterojunction interface with 4, Ga+-,
A two-dimensional electron gas E is formed on the As layer 3 side. Undoped In, Ga, −, at the cough heterojunction interface
Since the In composition ratio X of the As layer 3 is increased to 0.3, the conduction band discontinuity width ΔEc at the cough heterojunction interface is
This is larger than that of a conventional HEMT in which the In composition ratio is 0.15. Therefore, such conventional HEMT
A two-dimensional electron gas concentration N, which is about 1.3 times higher than that of the previous one, was obtained.

また、第4図から明らかなように、 In、Ga+−x
AsAs層3けるIn組成比Xが0.3の場合には、臨
界層厚は約90人である。これに対し1本実施例のAl
GaAs/ InGaAs系HEMTでは、 InXG
ap−XAsAs層3けるIn!成比Xを、アンドープ
Alo、 zGao、 7A5層4とのへテロ接合界面
から、アンドープGaAs層2とのへテロ接合界面に向
けて次第に低下させているため、 TnyGa+−xA
sAs層3厚を200人にすることができた。従って、
約100人の拡がりを有する2次元電子ガスを、このI
nXGap−、As層層内内有効に閉し込めることが可
能になった。
Moreover, as is clear from Fig. 4, In, Ga+-x
When the In composition ratio X in the AsAs layer 3 is 0.3, the critical layer thickness is about 90 layers. On the other hand, Al of this example
In GaAs/InGaAs HEMT, InXG
ap-XAsAs layer 3 In! Since the composition ratio
We were able to reduce the thickness of the sAs layer to 200. Therefore,
This I
It became possible to effectively confine the material within the nXGap- and As layers.

以上のような理由により2本実施例のAlGaAs/I
nGaAs系HEMTは、均一なIn組成比を有する従
来の八lGaAs/ InGaAs系HEMTに比べて
、相互コンダクタンスg1が約50m5/+++m向上
した。
For the reasons mentioned above, the AlGaAs/I
The nGaAs-based HEMT has improved mutual conductance g1 by about 50 m5/+++m compared to the conventional 81GaAs/InGaAs-based HEMT having a uniform In composition ratio.

(発明の効果) 本発明によれば、このように、相互コンダクタンスが向
上し、かつ高濃度の2次元電子ガスが効率よ(閉じ込め
られた半導体装置3例えば高電子移動度トランジスタが
提供される。このような半導体装置は、高速動作性に優
れると共に、高い出力を得ることができる。従って9本
発明の半導体装置は9例えばマイクロ波領域における高
出力用半導体装置として幅広く応用される。
(Effects of the Invention) According to the present invention, as described above, a semiconductor device 3 such as a high electron mobility transistor is provided in which mutual conductance is improved and highly concentrated two-dimensional electron gas is efficiently (confined). Such a semiconductor device has excellent high-speed operation performance and can obtain high output.Therefore, the semiconductor device of the present invention can be widely applied as a high-output semiconductor device in the microwave region, for example.

−1−ヱ1旧以簡津プ■丸皿 第1図は本発明の一実施例であるA lGaAs / 
T nGa八SへHEMTの断面図、第2図は従来のA
 lGaAs / GaAs系HEMTの断面図、第3
図は従来のAlGaAs / InGaAs系)IEM
Tの断面図、第4図はIn組成比とTnGaAs層の臨
界層厚との関係を表す図、第5図はAlGaAs/In
GaAs系HEMTのエネルギーバンドと2次元電子ガ
スの濃度分布を表す図、第6図および第7図は第1図に
示したAlGaAs / InGaAs系HEMTの製
作途中における断面図である。
-1-ヱ1 Older version ■ Round plate Figure 1 shows an embodiment of the present invention, AlGaAs/
Cross-sectional view of HEMT to T nGa8S, Figure 2 is the conventional A
Cross-sectional view of lGaAs/GaAs HEMT, 3rd
The figure shows a conventional AlGaAs/InGaAs-based IEM
4 is a diagram showing the relationship between the In composition ratio and the critical layer thickness of the TnGaAs layer, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the AlGaAs/In
6 and 7 are cross-sectional views of the AlGaAs/InGaAs HEMT shown in FIG. 1 during its manufacture.

l・・・半絶縁性GaAs基板、2・・・アンドープG
aAs層。
l... Semi-insulating GaAs substrate, 2... Undoped G
aAs layer.

3・・・アンドープIn、 Ga+−x As層(x=
o、05→0.3)4・・・アンドープ SiドープAlo. :+Gao. Js層,  6 
− 2 XIO”cm−’ SiドープGaAs層,S
・・・ソース電極,D・・・ドレイン電極.G・・・ゲ
ート電極.E・・・2次元電子ガス。
3...Undoped In, Ga+-x As layer (x=
o, 05→0.3) 4...Undoped Si-doped Alo. :+Gao. Js layer, 6
-2 XIO"cm-' Si-doped GaAs layer, S
... Source electrode, D... Drain electrode. G...Gate electrode. E...2-dimensional electron gas.

第1図 以上Figure 1 that's all

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板上に、第1の半導体層と、該第1の半導
体層より禁制帯幅が小さくかつキャリアのドリフト速度
が大きく、該第1の半導体層の上方に形成された第2の
半導体層と、該第2の半導体層より禁制帯幅が大きくか
つ電子親和力が小さく、不純物がドープされ、該第2の
半導体層の上方に形成された第3の半導体層とを、有す
る半導体装置であって、 該第2の半導体層における構成元素の組成比が該第3の
半導体層の側から該第1の半導体層の側に向けて、該第
2の半導体層の禁制帯幅が次第に大きくかつ電子親和力
が次第に小さくなるように変化している半導体装置。
[Claims] 1. On a semiconductor substrate, a first semiconductor layer, which has a smaller forbidden band width and a higher carrier drift velocity than the first semiconductor layer, and is formed above the first semiconductor layer. a second semiconductor layer formed above the second semiconductor layer, which has a larger forbidden band width and smaller electron affinity than the second semiconductor layer, is doped with impurities, and is formed above the second semiconductor layer; A semiconductor device comprising: a composition ratio of constituent elements in the second semiconductor layer that increases from the third semiconductor layer side to the first semiconductor layer side; A semiconductor device whose forbidden band width gradually increases and electron affinity gradually decreases.
JP19096188A 1988-07-29 1988-07-29 Semiconductor device Pending JPH0239542A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19096188A JPH0239542A (en) 1988-07-29 1988-07-29 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19096188A JPH0239542A (en) 1988-07-29 1988-07-29 Semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0239542A true JPH0239542A (en) 1990-02-08

Family

ID=16266555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19096188A Pending JPH0239542A (en) 1988-07-29 1988-07-29 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0239542A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03166738A (en) * 1989-11-27 1991-07-18 Oki Electric Ind Co Ltd Manufacture of compound semiconductor element
US5285087A (en) * 1990-10-25 1994-02-08 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Heterojunction field effect transistor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03166738A (en) * 1989-11-27 1991-07-18 Oki Electric Ind Co Ltd Manufacture of compound semiconductor element
US5285087A (en) * 1990-10-25 1994-02-08 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Heterojunction field effect transistor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2676442B2 (en) Heterojunction field effect transistor and manufacturing method thereof
EP0232431B1 (en) Semiconductor device
US5049951A (en) Superlattice field effect transistor with monolayer confinement
JPH06236898A (en) Field-effect transistor
US5729030A (en) Semiconductor device
EP0397148B1 (en) Heterostructure device and production method thereof
JPS63281475A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JP3447438B2 (en) Field effect transistor
JPH0239542A (en) Semiconductor device
JP3094500B2 (en) Field effect transistor
JP3084820B2 (en) Compound semiconductor device
JP2917719B2 (en) Field effect transistor
JPH0684959A (en) High electron mobility field effect semiconductor device
JP4766743B2 (en) Heterojunction field effect transistor
JPH05235055A (en) Compound semiconductor device
JP2879250B2 (en) Field effect semiconductor device
JP3122471B2 (en) Field effect transistor
JPH0738091A (en) Semiconductor device
JPH06302625A (en) Field effect transistor and manufacture thereof
JPH06163600A (en) Field-effect transistor
JP3423812B2 (en) HEMT device and manufacturing method thereof
JP3122473B2 (en) Field effect transistor
JP3122472B2 (en) Field effect transistor
JPH04332132A (en) Meterojunction bipolar transistor
JPH11251334A (en) Field effect transistor