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
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- channel layer
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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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- 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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