JPH0311108B2 - - Google Patents

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JPH0311108B2
JPH0311108B2 JP60215603A JP21560385A JPH0311108B2 JP H0311108 B2 JPH0311108 B2 JP H0311108B2 JP 60215603 A JP60215603 A JP 60215603A JP 21560385 A JP21560385 A JP 21560385A JP H0311108 B2 JPH0311108 B2 JP H0311108B2
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JP
Japan
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layer
gaas
barrier
quantum well
electron
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Yasumi Hikosaka
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Fujitsu Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 電界効果型トランジスタにおけるチヤネル構造
として、単一量子井戸(SQW)を持つ素子であ
つて、単一量子井戸(SQW)内にキヤリアのト
ンネルが可能な薄い少なくとも一つの障壁バリア
を持ち、それにより区切られる2個以上の井戸の
領域の幅が狭い領域にのみドーピングする。それ
により、サブスレツシヨルド特性改良及び閾値の
温度による変動減少、キヤリアの高移動度化を図
る。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] An element having a single quantum well (SQW) as a channel structure in a field-effect transistor, which has a thin at least one channel structure in which carriers can tunnel. Doping is performed only in narrow regions of two or more wells separated by one barrier. As a result, subthreshold characteristics are improved, threshold fluctuations due to temperature are reduced, and carrier mobility is increased.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、電界効果型トランジスタに係り、特
に単一量子井戸(SQW)をチヤネル構造として
備え、該井戸内に形成されるチヤネルにSQWの
ヘテロ接合により2次元性を持たせると共に、キ
ヤリアの散乱を低減して高移動度化を図つた素子
に関する。
The present invention relates to a field effect transistor, and in particular includes a single quantum well (SQW) as a channel structure, gives the channel formed in the well two-dimensionality by a heterojunction of the SQW, and scatters carriers. The present invention relates to an element that achieves high mobility by reducing the .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、高い相互コンダクタンス(gn)、短チヤ
ネル効果の低減等電界効果型トランジスタの特性
改善が種々試みられている。
Conventionally, various attempts have been made to improve the characteristics of field effect transistors, such as increasing mutual conductance (g n ) and reducing short channel effects.

第5図に、従来のGaAsMESFETを示す。図
において、51は半絶縁性GaAs基板、52はn
−GaAs層、53,54はソース、ドレインのコ
ンタクトのためのn+層、56,57はソース、
ドレイン電極、55はゲート電極である。ゲート
電極55にバイアス電圧を印加することにより延
びる空乏層58でチヤネルを制御することにより
FET動作を行なうが、その際、チヤネル長を短
くしたとき短チヤネル効果が問題になる。第7図
に示すように、チヤネル長が1μm程度乃至それ
以下になると、図のように、電界効果型トランジ
スタの閾値Vthが変動する。この変動は、チヤネ
ルの活性層の不純物濃度Nが大な程少ない。その
ため、従来、短チヤンネル効果の低減を図ること
から活性層の高ドープ化がなされている。また、
活性層の高ドープ化を行なうと、第9図にエネル
ギ・ハンド図を示すように、空乏層91が薄くな
り変調するキヤリア92の数(単位ゲートバイア
ス変化に対して誘起できるチヤージの量)が大き
くなりgnを向上できることになる。
Figure 5 shows a conventional GaAs MESFET. In the figure, 51 is a semi-insulating GaAs substrate, 52 is an n
-GaAs layer, 53 and 54 are n + layers for source and drain contacts, 56 and 57 are source,
55 is a drain electrode and a gate electrode. By controlling the channel with the depletion layer 58 extending by applying a bias voltage to the gate electrode 55.
FET operation is performed, but when the channel length is shortened, the short channel effect becomes a problem. As shown in FIG. 7, when the channel length becomes about 1 μm or less, the threshold value Vth of the field effect transistor changes as shown in the figure. This variation becomes much smaller as the impurity concentration N of the active layer of the channel decreases. Therefore, the active layer has conventionally been highly doped in order to reduce the short channel effect. Also,
When the active layer is highly doped, the depletion layer 91 becomes thinner and the number of modulated carriers 92 (the amount of charge that can be induced for a unit gate bias change) increases, as shown in the energy hand diagram in FIG. This means that g n can be improved.

又、第6図に他の従来例として、HEMT(高電
子移動度トランジスタ)を示している。図におい
て、GaAs基板61上にGaAsバツフア層62、
非ドープのi−GaAs層63、キヤリア供給層の
n−AlGaAs層64、キヤツプ層のGaAs層65
が形成してある。そして、ソース、ドレインの合
金電極66,67とゲート電極68が形成されて
いる。このHEMTにおいては、AlGaAs/GaAs
ヘテロ接合の電子新和力がより大きいi−GaAs
層63側に2次元電子ガス69が生成され、該i
−GaAs層は非ドープであるので、電子の散乱が
少なく高電子移動度が実現される。
Further, FIG. 6 shows a HEMT (high electron mobility transistor) as another conventional example. In the figure, a GaAs buffer layer 62 is provided on a GaAs substrate 61,
Undoped i-GaAs layer 63, carrier supply layer n-AlGaAs layer 64, cap layer GaAs layer 65
is formed. Then, source and drain alloy electrodes 66 and 67 and a gate electrode 68 are formed. In this HEMT, AlGaAs/GaAs
i-GaAs with larger heterojunction electron flux
A two-dimensional electron gas 69 is generated on the layer 63 side, and the i
- Since the GaAs layer is undoped, there is less electron scattering and high electron mobility is achieved.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ところが、前記従来のMESFETにおいては、
活性層の高ドープ化に伴う素子耐圧の低下、或い
は移動度の低下等の問題がある。一方、HEMT
においては、キヤリア供給層の不純物ドープ量を
増加しても、2次元電子ガス層のシートキヤリア
濃度Nsが飽和してしまうことから、Nsを十分大
きくすることができないという問題がある。ま
た、キヤリア供給層のAlGaAsはドナー準位が深
く、かつDXセンターが存在することから、温度
により供給電子量が変動しその結果閾値の温度に
よる変動が大きいという欠点も生じる。
However, in the conventional MESFET,
There are problems such as a decrease in device breakdown voltage or a decrease in mobility as the active layer becomes highly doped. On the other hand, HEMT
However, even if the amount of impurity doping in the carrier supply layer is increased, the sheet carrier concentration Ns in the two-dimensional electron gas layer becomes saturated, so there is a problem that Ns cannot be made sufficiently large. Furthermore, since the AlGaAs of the carrier supply layer has a deep donor level and a DX center exists, the amount of supplied electrons varies depending on the temperature, resulting in a drawback that the threshold value varies greatly depending on the temperature.

本発明はこれら従来の問題を解決して、優れた
特性の素子を提供しようとするものである。
The present invention aims to solve these conventional problems and provide an element with excellent characteristics.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は電界効果型トランジスタにおけるチヤ
ネル構造として、単一量子井戸(SQW)を持つ
素子であつて、単一量子井戸(SQW)内にキヤ
リアのトンネルが可能な薄い少なくとも一つの障
壁バリアを形成し、それにより区切られる2個以
上の井戸の領域の幅が狭い方の領域にのみドーピ
ングする。
The present invention is an element having a single quantum well (SQW) as a channel structure in a field effect transistor, in which at least one thin barrier capable of carrier tunneling is formed within the single quantum well (SQW). , only the narrower region of the two or more well regions separated by the doping is doped.

第2図に示す障壁バリアが1個で量子井戸を幅
の狭い領域と広い領域に区切る場合をとつて、本
発明を説明する。第2図は本発明を適用した電界
効果型トランジスタのエネルギ・バンド図であ
り、チヤネルを横切る方向のエネルギ・バンドが
示してある。図において、それぞれゲート電極の
Al14、i−GaAs層のキヤツプ層9、i−
AlGaAs層8、単一量子井戸(SQW)、i−
AlGaAs層2である。単一量子井戸(SQW)は
非対象な位置に電子がトンネルできる程度の薄い
バリア4を設けてある。そして、それにより区切
られ井戸の量域の狭い幅の領域にのみ不純物をド
ープしてある。単一量子井戸(SQW)の幅とし
ては2次元性を持たせるために100〓程度が望ま
しい。
The present invention will be described using the case shown in FIG. 2 in which a single barrier divides a quantum well into a narrow region and a wide region. FIG. 2 is an energy band diagram of a field effect transistor to which the present invention is applied, showing the energy band in the direction across the channel. In the figure, the gate electrode
Cap layer 9 of Al14, i-GaAs layer, i-
AlGaAs layer 8, single quantum well (SQW), i-
This is AlGaAs layer 2. A single quantum well (SQW) has a barrier 4 that is thin enough to allow electron tunneling at asymmetric positions. Then, impurities are doped only in the narrow width region of the well area delimited by this. The width of the single quantum well (SQW) is preferably about 100 mm in order to provide two-dimensionality.

〔作用〕[Effect]

上記発明構成によれば、以下のような作用が得
られる。
According to the above-mentioned configuration of the invention, the following effects can be obtained.

上記のように、単一量子井戸(SQW)の内の
非対称な位置に電子がトンネル出来る程度の薄い
バリアをもうけると、良子井戸の幅の狭い領域で
電子の存在確率が小さく、量子井戸の幅の広い領
域での存在確率が大きくなる。これは、各々の独
立した量子井戸を考えた場合、井戸が狭い領域で
の電子の運動のエネルギが大きいため、基底状態
の量子準位が高くなることに起因する。即ち、独
立した井戸を近付けて、各々がトンネル可能な距
離になつた場合、量子準位の高い領域より低い領
域へ電子が遷移するのと同様な効果である。通
常、単一量子井戸(SQW)(第4図参照)内の量
子準位は障璧が無限大の高さと仮定すると、次の
ようになる。
As mentioned above, when a barrier thin enough to allow electrons to tunnel is provided at an asymmetric position within a single quantum well (SQW), the probability of electron existence is small in the narrow region of the Yoshiko well, and the width of the quantum well The probability of its existence in a wide area increases. This is because when considering each independent quantum well, the energy of electron motion in a narrow well region is large, and the quantum level of the ground state becomes high. That is, when independent wells are brought close to each other so that they are close enough to each other to allow tunneling, the effect is similar to that of electrons transferring from a region with a high quantum level to a region with a lower quantum level. Normally, the quantum level in a single quantum well (SQW) (see Figure 4) is as follows, assuming that the barrier is infinitely high.

単一量子井戸(SQW)の幅Δxは、 Δx=λ/2・n ……(1) 量子準位のエネルギEnは、 En=Px2/2m*=1/2m*(2πh/λx)2……(2) (2)に(1)式を代入して、 En=1/2m*(πh/Δx・n)2 ……(3) (但し、Px:電子の運動量、m*:有効質量、
h:プランク定数、n=1、2、…、λx:電子の
波長) 即ち、Δx2の逆数に量子準位のエネルギEnは比
例することになり、井戸の幅Δxに敏感である。
実際はトンネル可能な距離になつた場合、単一量
子井戸(SQW)の幅の狭い領域(5、6、7)
と幅の広い領域3に各々独立なレベルが存在する
のではなく、一つのレベルが形成され、その結果
第3図に拡大して示したようにう、幅の狭い領域
と幅の広い領域とでは電子分布(斜線で指
示)が大きく変化することになる。
The width Δx of the single quantum well (SQW) is Δx=λ/2・n...(1) The energy En of the quantum level is En=Px 2 /2m * =1/2m * (2πh/λx) 2 ...(2) Substituting equation (1) into (2), En=1/2m * (πh/Δx・n) 2 ...(3) (where, P x : electron momentum, m * : effective mass,
h: Planck's constant, n=1, 2, ..., λ x : wavelength of electron) That is, the energy En of the quantum level is proportional to the reciprocal of Δx 2 and is sensitive to the width of the well Δx.
In practice, when tunneling distances are reached, narrow regions of single quantum wells (SQWs) (5, 6, 7)
Rather than independent levels existing in each wide area 3, a single level is formed, and as a result, as shown enlarged in Figure 3, there are narrow areas and wide areas. In this case, the electron distribution (indicated by diagonal lines) will change significantly.

本発明においては、この物理現象を利用して、
平均的に移動度の高い電子層を従来と異なる方法
で得ることができる。
In the present invention, by utilizing this physical phenomenon,
An electronic layer with high average mobility can be obtained by a method different from conventional methods.

即ち、井戸の幅の狭い領域にプレーナ・ドー
プ等の方法で高密度のn層6を形成すれば、系の
電子が幅の広い方の井戸の領域である非ドープ
層に存在する確率が高くなるため、高移動度電子
層を形成することができる。
That is, if a high-density n-layer 6 is formed in the narrow well region by a method such as planar doping, there is a high probability that the electrons in the system will exist in the wide well region, which is the undoped layer. Therefore, a high mobility electron layer can be formed.

ここで形成される電子層は、量子井戸に閉じ込
められるため、2次元の振舞を持つ。
The electron layer formed here has two-dimensional behavior because it is confined in the quantum well.

量子井戸内の障璧の厚み、及び高さは任意にで
きるが、電子がトンネル可能な障壁とすることが
必要である。
Although the thickness and height of the barrier within the quantum well can be set arbitrarily, it is necessary that the barrier allows electrons to tunnel therethrough.

又、量子井戸のドーピング領域が狭い程、非対
称性が大きく、電子の高移動度の性能は高くな
る。
Furthermore, the narrower the doping region of the quantum well, the greater the asymmetry and the higher the performance of high electron mobility.

ヘテロ接合の形成としては、例えばAlGaAs/
GaAs/AlGaAsがある。この構造は、従来の
HEMT構造と比べた場合、同程度の電子移動度
が得られ、且つGaAs層にドーピングを行なつて
いるため、温度に対する閾値変動は少ない。即
ち、ドーピング層がi−AlGaAs等に比べてドナ
ーレベルが浅いGaAsであり、ここからチヤネル
の電子が供給されるので温度による電子供給量の
変動が少なく、閾値の温度に対する変動が少なく
なる。
For example, AlGaAs/
There is GaAs/AlGaAs. This structure is similar to the conventional
Compared to the HEMT structure, the same level of electron mobility is obtained, and since the GaAs layer is doped, there is little threshold variation with respect to temperature. That is, the doped layer is made of GaAs, which has a shallower donor level than i-AlGaAs or the like, and channel electrons are supplied from this layer, so that the amount of electrons supplied varies little with temperature, and the threshold value varies less with respect to temperature.

これに対して、従来のHEMT(高電子移動度ト
ランジスタ)においては、ドナーレベルが深い
AlGaAsを電子供給層としているので、温度によ
り電子供給量が変り易く閾値の温度による変化が
大きい。
In contrast, in conventional HEMTs (high electron mobility transistors), the donor level is deep.
Since AlGaAs is used as the electron supply layer, the amount of electron supply changes easily depending on the temperature, and the threshold value changes greatly depending on the temperature.

又、電子系がヘテロ接合により閉じ込められて
いるため、サブスレツシヨルド特性が良く、短チ
ヤネル効果も少ない。即ち、チヤネルのドーピン
グ濃度を高くでき、更にSQWのヘテロ接合で電
子を閉じ込めるので狭いチヤネルとなり、従来の
前記改良されたMESFETよりも短チヤネル効果
が防止でき、著しく短チヤネル効果を低減するこ
とが可能になる。
Furthermore, since the electronic system is confined by a heterojunction, subthreshold characteristics are good and short channel effects are small. In other words, the doping concentration of the channel can be increased, and since electrons are confined in the SQW heterojunction, the channel becomes narrower, and the short channel effect can be prevented more than the conventional improved MESFET, and the short channel effect can be significantly reduced. become.

また、同様な理由で素子特性の線形性が良好に
なり等gn化を図ることができる。
Furthermore, for the same reason, the linearity of the device characteristics becomes good and equal g n can be achieved.

これに対して、従来のMESFETではホモ接合
であり障璧が低く、第8図に示したようにゲート
電圧Vgsとドレイン電流Idの特性図において本発
明例のbのようにならずaに示すように閉りが悪
く、サブスレツシヨルド特性が悪い。
On the other hand, the conventional MESFET is a homojunction and has low impediments, and as shown in Fig. 8, the characteristic diagram of gate voltage Vgs and drain current Id does not become as shown in b of the example of the present invention, but as shown in a. As such, the closing is poor and the subthreshold characteristics are poor.

〔実施例〕〔Example〕

第1図に本発明の実施例の素子の要部を示して
いる。図において、半絶縁性(SI)GaAs基板1
上に、それぞれ非ドープのi−AlGaAs層2、単
一量子井戸(SQW)、i−AlGaAs8、i−
GaAs9の各層が形成してある。i−AlGaAs層
2、8のAlのモル比xは0.2〜1.0であり、本例で
は0.2〜0.3とする。
FIG. 1 shows the main parts of a device according to an embodiment of the present invention. In the figure, semi-insulating (SI) GaAs substrate 1
On top, undoped i-AlGaAs layer 2, single quantum well (SQW), i-AlGaAs8, i-
Each layer of GaAs9 is formed. The molar ratio x of Al in the i-AlGaAs layers 2 and 8 is 0.2 to 1.0, and in this example is set to 0.2 to 0.3.

単一量子井戸(SQW)層はi−GaAs3、i−
AlGaAsの障璧層4、i−GaAs層5,7とドー
ビング層6で構成している。該ドーピング層はプ
レーナ・ドープ又は高ドープとする。
The single quantum well (SQW) layer is i-GaAs3, i-
It consists of an AlGaAs barrier layer 4, i-GaAs layers 5 and 7, and a doping layer 6. The doped layer is planar doped or highly doped.

上記各層を以下に例示する。 Examples of each of the above layers are shown below.

2,8:i−AlGaAs層 非ドープ、膜厚数百Å
(キヤリアがトンネル不可の厚さ) 3:i−GaAs層 非ドープ、膜厚80Å 4:i−AlGaAs層、非ドープ、膜厚20Å 5,6,7:GaAs層全体の厚さ20Å、5,7
は非ドープ、6はプレーナドープ(アトミツ
ク・プレーナ・ドープ:i−GaAs層間にSi又
はSeの単原子乃至数原子層を介在している)
の場合不純物Si又はSeによるドーピング濃度
1019cm-3以上としている。なお、ドーピング層
を高ドープとする場合は、不純物濃度は1018cm
-3程度とする。
2, 8: i-AlGaAs layer, undoped, several hundred Å thick
(Thickness at which carriers cannot tunnel) 3: i-GaAs layer, undoped, thickness 80 Å 4: i-AlGaAs layer, undoped, thickness 20 Å 5, 6, 7: Total thickness of GaAs layer 20 Å, 5, 7
is undoped, and 6 is planar doped (atomic planar dope: a monoatomic to several atomic layers of Si or Se is interposed between the i-GaAs layers).
Doping concentration due to impurity Si or Se
10 19 cm -3 or more. Note that when the doped layer is highly doped, the impurity concentration is 10 cm
It should be around -3 .

ドーピング層のn−GaAs4の両側に非ドー
プのi−GaAs層5,7を設けているのは拡散
により、ドーパントがi−GaAlAs層8,4へ
拡散するのを防止するためである。尚、3,
4,5,6,7の各層から成るSQWの厚さは
2次元性を確保するため100Å以下とする。
The reason why the undoped i-GaAs layers 5 and 7 are provided on both sides of the doped n-GaAs layer 4 is to prevent dopants from diffusing into the i-GaAlAs layers 8 and 4 due to diffusion. Furthermore, 3,
The thickness of the SQW consisting of layers 4, 5, 6, and 7 is 100 Å or less to ensure two-dimensionality.

9:i−GaAs層 非ドープ、膜厚数百Å その他、第1図において、10,11はSi+
イオン注入で形成したn+領域(1017〜1018cm-3
であり、12,13はソース、ドレイン電極
(AuGe/Au)、14はゲート電極(Al)である。
9: i-GaAs layer Undoped, film thickness several hundred angstroms In addition, in Fig. 1, 10 and 11 are n + regions (10 17 to 10 18 cm -3 ) formed by Si + ion implantation.
12 and 13 are source and drain electrodes (AuGe/Au), and 14 is a gate electrode (Al).

以上、一実施例の示したが、本発明は種々変更
可能であり、例えば、トンネル可能なバリアを複
数個設け、該複数個のバリアで区切らるれる領域
の内、狭い幅の領域にのみ不純物をドープしても
良い。第10図にその実施例をエネルギ・バンド
図で表している。この実施例では、トンネル可能
な障璧層(i−AlGaAs)を2層4、4′に形成
している。このとき、4,4′のトンネル可能な
障璧層のi−AlGaAsのAlのモル比xは同じにし
てもよいが、第10図のように互いに異ならせて
もよい。この実施例ではx=0.5及びx=0.2にし
ている。本実施例の場合、量子井戸の両側に幅の
狭い井戸の領域,を形成しそれぞれドーピン
グ層6,6′を設けている。中央のの領域は
より幅を広く形成している。従つて、上述の理
由で中央の幅の広い領域に電子が存在する確率が
高くなるが、その際、両側の幅の狭い領域から電
子が供給されることになるので、第3図に示した
例より電子のシートキヤリア濃度Nsを高くする
ことが可能となる。
Although one embodiment has been described above, the present invention can be modified in various ways. For example, a plurality of tunnelable barriers may be provided, and impurities may be added only to narrow width regions among the regions separated by the plurality of barriers. You can dope it. FIG. 10 shows this embodiment in the form of an energy band diagram. In this embodiment, tunnelable barrier layers (i-AlGaAs) are formed in two layers 4, 4'. At this time, the molar ratio x of Al in the i-AlGaAs of the tunnelable barrier layers 4 and 4' may be the same, but may be different as shown in FIG. In this example, x=0.5 and x=0.2. In this embodiment, narrow well regions are formed on both sides of the quantum well, and doped layers 6 and 6' are provided, respectively. The central area is wider. Therefore, for the reasons mentioned above, there is a high probability that electrons will exist in the wide area in the center, but in this case, electrons will be supplied from the narrow areas on both sides, so the From the example, it is possible to increase the electron sheet carrier concentration Ns.

次に、第11図に本発明の更に他の実施例を示
している。図において、i−AlGaAsのAlのモル
比x=1即ちAlAsの高いバリア(障壁層4,
4″を設けている。このように、幅の狭い方の領
域のドーピング層6の両側に高いバリア(x値の
大きい)を設けた方がキヤリアが幅の広い方の領
域に集まる確率が高くなる。これは先に示した
(3)式の場合バリアが無限大の高さと仮定している
が、実際にバリアの高さを考慮すると、量子井戸
の幅Δxに比べると依存性は小さいがバリアが高
い方がキヤリアが幅の広い方の領域に移る量が多
くなるためである。その結果、量子井戸の各領域
の幅が同じなら、幅の狭い方の領域のドーピング
層6の両側に高いバリア(x値の大きい)を設け
た方がキヤリアが幅の広い方の非ドープの領域に
集まるキヤリアの量が多くなり、高い移動度が得
られる。
Next, FIG. 11 shows still another embodiment of the present invention. In the figure, the molar ratio of Al in i-AlGaAs x = 1, that is, the high barrier of AlAs (barrier layer 4,
In this way, by providing high barriers (large x value) on both sides of the doped layer 6 in the narrower region, the probability that carriers will gather in the wider region is higher. This is shown earlier.
In Equation (3), it is assumed that the barrier is infinitely high, but when the height of the barrier is actually taken into account, the carrier width is smaller when the barrier is higher, although the dependence is smaller than that on the width Δx of the quantum well. This is because the amount transferred to the wider area increases. As a result, if the width of each region of the quantum well is the same, it is better to provide a high barrier (larger x value) on both sides of the doped layer 6 in the narrower region, so that the carriers in the undoped layer 6 in the wider region are The amount of carriers that gather in the area increases, resulting in high mobility.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明から明らかなように、本発明の効果
は次のようにまとめることができる。
As is clear from the above description, the effects of the present invention can be summarized as follows.

量子井戸の幅の狭い領域にプレーナ・トープ
等の方法で高密度のn層を形成するのに対し
て、系の電子は幅の広い方の井戸の領域である
非ドープ層に存在する確率が高くなり、実質的
に該非ドープ層がチヤネルとして機能するよう
にでき、電子の散乱を防いで高移動度電子層を
形成することができる。
While a high-density n-layer is formed in the narrow region of the quantum well using a method such as planar tope, the probability that the electrons in the system exist in the undoped layer, which is the wide well region, is This substantially allows the undoped layer to function as a channel, preventing scattering of electrons and forming a high mobility electron layer.

本発明によれば、従来のHEMT構造と比べ
た場合と同程度の電子移動度が得られる。
According to the present invention, an electron mobility comparable to that of a conventional HEMT structure can be obtained.

温度に対する閾値変動は少ない。即ち、ドー
ピング層が比較的にドナーレベルが浅いGaAs
等であり、ここからチヤネルの電子が供給され
るので温度による電子供給量の変動が少なく、
閾値の温度に対する変動が少なくなる。
There is little threshold variation with respect to temperature. That is, GaAs doping layer has a relatively shallow donor level.
etc., and since the channel electrons are supplied from here, there is little variation in the amount of electrons supplied due to temperature,
The fluctuation of the threshold value with respect to temperature is reduced.

HEMTは原理上、ドーピング濃度を増加さ
せても電子電流は多くとれないが、本発明の構
造では、電流はドーピング濃度を増加すること
により十分多くとることができる。
In principle, HEMT cannot generate a large amount of electron current even if the doping concentration is increased, but in the structure of the present invention, a sufficiently large current can be obtained by increasing the doping concentration.

SQPのヘテロ接合で電子を閉じ込めるので、
短チヤネル効果を低減することが可能になる。
又、ピンチ・オフ近傍でもサブスレツシヨルド
の特性が非常に良好になる。同様な理由で素子
特性の線形性が良好になり等gn化を図ること
もできる。
Since electrons are confined in the SQP heterojunction,
It becomes possible to reduce short channel effects.
Furthermore, the subthreshold characteristics are very good even near pinch-off. For the same reason, the linearity of the device characteristics becomes good and it is possible to achieve equal g n .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例の要部断面図、第2図
は本発明の実施例のエネルギ・バンド図、第3図
は第2図の部分拡大図、第4図は量子準位の説明
図、第5図は従来のMESFETの概要を示す断面
図、第6図は従来のHEMTの要部断面図、第7
図は短チヤネル効果の説明図、第8図はサブスレ
ツシヨルドを示す図、第9図は従来のMESFET
のエネルギ・バンド図、第10図は本発明の他の
実施例のエネルギ・バンド図、第11図は本発明
の更に他の実施例のエネルギ・バンド図である。 主な符号、1……半絶縁性(SI)GaAs基板、
2……i−AlGaAs層、3……i−GaAs層、4
……i−AlGaAs層:トンネル可能な障壁層、5
……i−GaAs層、6……ドーピング層:n−
GaAs層、7……i−GaAs層、8……i−
AlGaAs層、9……i−GaAs層、12,13…
…ソース、ドレイン電極、14……ゲート電極。
Fig. 1 is a cross-sectional view of the main part of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is an energy band diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 3 is a partially enlarged view of Fig. 2, and Fig. 4 is a diagram of the quantum level. Explanatory diagram, Figure 5 is a sectional view showing the outline of a conventional MESFET, Figure 6 is a sectional view of the main part of a conventional HEMT, and Figure 7 is a sectional view showing the outline of a conventional MESFET.
The figure is an illustration of the short channel effect, Figure 8 is a diagram showing the subthreshold, and Figure 9 is a diagram of the conventional MESFET.
FIG. 10 is an energy band diagram of another embodiment of the present invention, and FIG. 11 is an energy band diagram of still another embodiment of the present invention. Main code: 1...Semi-insulating (SI) GaAs substrate,
2...i-AlGaAs layer, 3...i-GaAs layer, 4
... i-AlGaAs layer: tunnelable barrier layer, 5
...i-GaAs layer, 6...doping layer: n-
GaAs layer, 7...i-GaAs layer, 8...i-
AlGaAs layer, 9...i-GaAs layer, 12, 13...
...source, drain electrode, 14...gate electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 電界効果型トランジスタのチヤネル構造とし
て、少なくとも一つのトンネル可能なバリアを備
える単一量子井戸(SQW)を有し、 該バリアで区分された該単一量子井戸の2個以
上の領域の内、幅の狭い方の領域の少なくとも一
つにドーピング層を設けると共に、幅の広い方の
領域を非ドープとなしたことを特徴とする電界効
果型トランジスタ。
[Claims] 1. A field-effect transistor has a single quantum well (SQW) having at least one tunnelable barrier as a channel structure, and two of the single quantum wells are separated by the barrier. A field effect transistor characterized in that a doping layer is provided in at least one of the narrower regions among the above regions, and the wider region is undoped.
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