JPH04206736A - 電界効果型半導体装置 - Google Patents
電界効果型半導体装置Info
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- JPH04206736A JPH04206736A JP33737490A JP33737490A JPH04206736A JP H04206736 A JPH04206736 A JP H04206736A JP 33737490 A JP33737490 A JP 33737490A JP 33737490 A JP33737490 A JP 33737490A JP H04206736 A JPH04206736 A JP H04206736A
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- Japan
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- semiconductor
- layer
- channel layer
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- Pending
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- 230000005669 field effect Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 6
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (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]
この発明は電界効果型半導体装置に関する。
[従来の技術]
衛星放送受信システムの需要が高まる中、このシステム
の重要部分を占める超低雑音電界効果型トランジスタの
性能向上に注目が集まっている。
の重要部分を占める超低雑音電界効果型トランジスタの
性能向上に注目が集まっている。
これらのトランジスタの高性能化には、ゲート長短縮は
勿論のこと相互コンダクタンスの増大が必須の条件とな
っている。特に、相互コンダクタンスの増大では、最大
相互コンダクタンスの増大のみならず、素子動作時の小
さなソース・ドレイン電流Ids時の相互コンダクタン
スを増大させることが非常に重要である。
勿論のこと相互コンダクタンスの増大が必須の条件とな
っている。特に、相互コンダクタンスの増大では、最大
相互コンダクタンスの増大のみならず、素子動作時の小
さなソース・ドレイン電流Ids時の相互コンダクタン
スを増大させることが非常に重要である。
[発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、この対策として、ピンチオフ特性の改善
によるものが主流で、小さなIds時の相互コンダクタ
ンスを大幅に向上させるのが困難であった。
によるものが主流で、小さなIds時の相互コンダクタ
ンスを大幅に向上させるのが困難であった。
この発明は、上述した問題点を解消し、小さなIds時
の相互コンダクタンスを大幅に向上させる電界効果型半
導体装置を提供し、その性能の向上を図ることをその課
題とする。
の相互コンダクタンスを大幅に向上させる電界効果型半
導体装置を提供し、その性能の向上を図ることをその課
題とする。
この発明は、半導体基板上に、第1の半導体からなるバ
ッファ層、第2の半導体からなるチャネル層、第3の半
導体層、第4の半導体からなるキャップ層がこの順序で
設けられ、前記キャップ層に接続する1対の電極と、こ
の1対の電極内の前記第4の半導体層に配設されたゲー
ト電極とを備えてなる電界効果型半導体装置において、
前記チャネル層内の全域又は一部分の伝導体バンド構造
を平坦化するように、チャネル層中の不純物濃度プロフ
ァイルを制御したことを特徴とする。
ッファ層、第2の半導体からなるチャネル層、第3の半
導体層、第4の半導体からなるキャップ層がこの順序で
設けられ、前記キャップ層に接続する1対の電極と、こ
の1対の電極内の前記第4の半導体層に配設されたゲー
ト電極とを備えてなる電界効果型半導体装置において、
前記チャネル層内の全域又は一部分の伝導体バンド構造
を平坦化するように、チャネル層中の不純物濃度プロフ
ァイルを制御したことを特徴とする。
この発明では、電子が走行する部分の伝導体バンド構造
を平坦となるように構成されているため、Idsが小さ
な領域では、同一のゲート電圧の変化に対して一様に不
純物がドーピングされた従来のチャネル層に比してより
多くの電子が伝導に寄与する。従って、この領域におい
て相互コンダクタンスgmが向上する。
を平坦となるように構成されているため、Idsが小さ
な領域では、同一のゲート電圧の変化に対して一様に不
純物がドーピングされた従来のチャネル層に比してより
多くの電子が伝導に寄与する。従って、この領域におい
て相互コンダクタンスgmが向上する。
以下、この発明の実施例を第1図ないし第3図を参照し
て説明する。第1図はこの発明の一実施例を示す断面図
、第2図はゲート電極直下の伝導体バンド構造の模式図
であり、第2図(A)は本発明、第2[K (B)は従
来例を示す。
て説明する。第1図はこの発明の一実施例を示す断面図
、第2図はゲート電極直下の伝導体バンド構造の模式図
であり、第2図(A)は本発明、第2[K (B)は従
来例を示す。
第3図はチャネル層のキャリアの濃度プロファイルを示
す模式図であり、第3図(A)〜(D)が本発明、第3
図(E)が従来例を示す。
す模式図であり、第3図(A)〜(D)が本発明、第3
図(E)が従来例を示す。
まず、第1図に従いこの発明の構造について説明する。
lは半絶縁性GaAs基板、2はG a A s半導体
からなる#壁層を兼ねるバッファ層である。
からなる#壁層を兼ねるバッファ層である。
3はこの発明の特徴とするところのチャネル層であり、
n型不純物を高濃度にドープされたn型InGaAs半
導体にて構成され、このチャネル層3内の、全域又は一
部分の伝導体バンド構造を平坦化するように、図中1〜
mの間に、第3図(A)〜(D)に示すように、不純物
濃度のプロファイルが制御されている。
n型不純物を高濃度にドープされたn型InGaAs半
導体にて構成され、このチャネル層3内の、全域又は一
部分の伝導体バンド構造を平坦化するように、図中1〜
mの間に、第3図(A)〜(D)に示すように、不純物
濃度のプロファイルが制御されている。
そして、このチャネル層3上に、n型AlGaAs半導
体層4、このn型AlGaAs半導体層4上にn型G
a A s半導体層からなるキャップ層5が設けられる
。更に、一方のキャップ層5と接続するソース電極6、
他方のキャップ層5と接続するドレイン電極7、ソース
電極6とドレイン電極7間のn型AlGaAs半導体層
4とショットキ接続するゲート電極8が夫々設けられ、
本発明に係る電界効果型トランジスタが形成される。
体層4、このn型AlGaAs半導体層4上にn型G
a A s半導体層からなるキャップ層5が設けられる
。更に、一方のキャップ層5と接続するソース電極6、
他方のキャップ層5と接続するドレイン電極7、ソース
電極6とドレイン電極7間のn型AlGaAs半導体層
4とショットキ接続するゲート電極8が夫々設けられ、
本発明に係る電界効果型トランジスタが形成される。
上述したように、この発明の特徴とするところは、チャ
ネル層3に伝導体バンド構造が平坦になるように、不純
物濃度のプロファイルを制御したことにある。そして、
このように形成された電界効果型トランジスタのゲート
電極8直下の伝導体バンド構造は第2図(A)に示すよ
うになり、また、チャネル層3の濃度が第3図(E)に
示すように均一に制御したものは第2図(B)に示すよ
うになる。ここで、図中の数値は計算により求めた概算
値である。
ネル層3に伝導体バンド構造が平坦になるように、不純
物濃度のプロファイルを制御したことにある。そして、
このように形成された電界効果型トランジスタのゲート
電極8直下の伝導体バンド構造は第2図(A)に示すよ
うになり、また、チャネル層3の濃度が第3図(E)に
示すように均一に制御したものは第2図(B)に示すよ
うになる。ここで、図中の数値は計算により求めた概算
値である。
次にこの発明の具体的実施例につき更に説明する。
上記キャップ層5を構成するn型GaAs半導体層5の
n型不純物濃度をn−=3X10”cm”に設定し、ま
た膜厚(d)を800人とする。
n型不純物濃度をn−=3X10”cm”に設定し、ま
た膜厚(d)を800人とする。
また、n型AlGaAs半導体層4のn型不純物濃度を
n=lX10″°ば°に設定し、この膜厚(d)を30
0人とする膜厚(d)=10Q人として、第3図に示す
。
n=lX10″°ば°に設定し、この膜厚(d)を30
0人とする膜厚(d)=10Q人として、第3図に示す
。
チャネル層3はn型I n、G a 、−xA s (
xはIn濃度プロファイル)で構成し、膜厚(d)を1
0OAとする。
xはIn濃度プロファイル)で構成し、膜厚(d)を1
0OAとする。
そして、第3図(A)〜(E)に示す濃度プロファイル
に従って、MBE法で夫々の半導体層を成長させること
により、ゲート長0.3μmの電界効果トランジスタの
サンプル(A)〜(E)を作成した。その各電界効果ト
ランジスタのサンプル(A)〜(E)の最大相互コンダ
クタンスgmmax及び、Ids=10mAでの相互コ
ンダクタンスgmを測定し、比較した結果を第1表に示
す。(以下、余白) 第1表 上記第1表より、最大相互コンダクタンスgmmaxは
いずれのサンプルでもほぼ同じ値を示しているが、相互
コンダクタンスgmでは、本発明に係る実施例A−Dが
従来例に比し大幅に向上していることが判る。
に従って、MBE法で夫々の半導体層を成長させること
により、ゲート長0.3μmの電界効果トランジスタの
サンプル(A)〜(E)を作成した。その各電界効果ト
ランジスタのサンプル(A)〜(E)の最大相互コンダ
クタンスgmmax及び、Ids=10mAでの相互コ
ンダクタンスgmを測定し、比較した結果を第1表に示
す。(以下、余白) 第1表 上記第1表より、最大相互コンダクタンスgmmaxは
いずれのサンプルでもほぼ同じ値を示しているが、相互
コンダクタンスgmでは、本発明に係る実施例A−Dが
従来例に比し大幅に向上していることが判る。
尚、上述した実施例においては、基板としてGaAs基
板、第1の半導体としてGaAs半導体からなるバッフ
ァ層2、第2の半導体としてn型I nGaAsからな
るチャネル層3、第3の半導体としてn型AlGaAs
半導体層4、第4の半導体としてn型GaAs半導体か
らなるキャップ層5で構成したが、これに限らず、第2
表に示す構成のものにおいても同様に効果が得られる。
板、第1の半導体としてGaAs半導体からなるバッフ
ァ層2、第2の半導体としてn型I nGaAsからな
るチャネル層3、第3の半導体としてn型AlGaAs
半導体層4、第4の半導体としてn型GaAs半導体か
らなるキャップ層5で構成したが、これに限らず、第2
表に示す構成のものにおいても同様に効果が得られる。
(以下、余白)
第2表
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、ゲート電極形
成後のチャネル層の伝導体バンド構造を平坦化するよう
に、チャネル層中に不純物濃度のプロファイルを制御す
ることにより、Idsが小さい領域での相互コンダクタ
ンスを大幅に向上させることができる。
成後のチャネル層の伝導体バンド構造を平坦化するよう
に、チャネル層中に不純物濃度のプロファイルを制御す
ることにより、Idsが小さい領域での相互コンダクタ
ンスを大幅に向上させることができる。
第1図はこの発明の一実施例を示す断面図、第2図はゲ
ート電極直下の伝導体バンド構造の模式図であり、第2
図(A)は本発明を第2図(B)は従来例を示す。 第3図はチャネル層のキャリア濃度プロファイルを示す
模式図であり、第3図(A)ないし第3図(D)は本発
明を、第3図(E)は従来例を示す。 1・・・基板、2・・・バッファ層、 3・・・チャネル層、 4− n型AlGaAs半導体層、 5・・・キャップ層。 第1図 第2図 r二)ty*#(ev) (A) T=トt、子立
qt (ev )第3図 手続補正書 平成3年12月13日
ート電極直下の伝導体バンド構造の模式図であり、第2
図(A)は本発明を第2図(B)は従来例を示す。 第3図はチャネル層のキャリア濃度プロファイルを示す
模式図であり、第3図(A)ないし第3図(D)は本発
明を、第3図(E)は従来例を示す。 1・・・基板、2・・・バッファ層、 3・・・チャネル層、 4− n型AlGaAs半導体層、 5・・・キャップ層。 第1図 第2図 r二)ty*#(ev) (A) T=トt、子立
qt (ev )第3図 手続補正書 平成3年12月13日
Claims (1)
- (1)半導体基板上に、第1の半導体からなるバッファ
層、第2の半導体からなるチャネル層、第3の半導体層
、第4の半導体からなるキャップ層がこの順序で設けら
れ、前記キャップ層に接続する1対の電極と、この1対
の電極内の前記第4の半導体層に配設されたゲート電極
とを備えてなる電界効果型半導体装置において、前記チ
ャネル層内の全域又は一部分の伝導体バンド構造を平坦
化するように、チャネル層中の不純物濃度プロファイル
を制御したことを特徴とする電界効果型半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33737490A JPH04206736A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 電界効果型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33737490A JPH04206736A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 電界効果型半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04206736A true JPH04206736A (ja) | 1992-07-28 |
Family
ID=18308023
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33737490A Pending JPH04206736A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 電界効果型半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04206736A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0613191A2 (en) * | 1993-02-26 | 1994-08-31 | Sumitomo Electric Industries, Limited | Channel structure for field effect transistor |
JP2008288365A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP33737490A patent/JPH04206736A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0613191A2 (en) * | 1993-02-26 | 1994-08-31 | Sumitomo Electric Industries, Limited | Channel structure for field effect transistor |
EP0613191A3 (en) * | 1993-02-26 | 1995-01-25 | Sumitomo Electric Industries | Channel structure for field effect transistor. |
JP2008288365A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
US8519440B2 (en) | 2007-05-17 | 2013-08-27 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device |
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