JPH04321239A - 電界効果型トランジスタ - Google Patents

電界効果型トランジスタ

Info

Publication number
JPH04321239A
JPH04321239A JP11692491A JP11692491A JPH04321239A JP H04321239 A JPH04321239 A JP H04321239A JP 11692491 A JP11692491 A JP 11692491A JP 11692491 A JP11692491 A JP 11692491A JP H04321239 A JPH04321239 A JP H04321239A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
electron
semiconductor layer
electron affinity
effect transistor
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
JP11692491A
Other languages
English (en)
Inventor
Minoru Sawada
稔 澤田
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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 Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP11692491A priority Critical patent/JPH04321239A/ja
Publication of JPH04321239A publication Critical patent/JPH04321239A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

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。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は高電子移動度トランジス
タ等として構成される電界効果型トランジスタに関する
。 【0002】 【従来の技術】近年衛星放送受信システムに対する需要
の増大に伴って、この受信システムの重要部分を占める
超低雑音化が可能な電界効果型トランジスタ、例えばG
aAs/AlGaAs系の高電子移動度トランジスタH
EMT(High Electron Mobilit
y Transistor)、或いは2次元電子ガスが
形成されるヘテロ接合としてAlGaAs/InGaA
sを採用したスードモルフィックHEMTに対する性能
向上が注目されている。 【0003】図5は従来の一般的なHEMTの断面構造
図であり、半絶縁性GaAsからなる基板1上に厚さ8
000ÅのノンドープGaAsからなるバッファ層2、
厚さ150 ÅのノンドープInGaAs(In 組成
比:0.15) からなるチャネル層3、厚さ20Åの
ノンドープAlGaAs(Al 組成比:0.22) 
からなるスペーサ層4を含む厚さ500 Åのn型(不
純物濃度:2×1018cm−3)AlGaAs(Al
 組成比:0.22) からなる電子供給層5、厚さ5
00Åのn型(不純物濃度:3×1018cm−3)G
aAsからなるキャップ層6,6をこの順序に積層形成
すると共に、キャップ層6,6間に露出する電子供給層
5上にゲート電極11を、また各キャップ層6,6上に
ソース電極12、ドレイン電極13を夫々形成して構成
されている。 【0004】この種のHEMTの性能向上にはゲート長
の短縮による相互コンダクタンスの増大が効果的である
ことは知られているが、スードモルフィックHEMTの
場合はInGaAsがGaAsと比較して谷間散乱が少
ないため飽和電子速度が高く、またキャリヤを狭い領域
に効果的に閉じ込め得て、AlGaAs/InGaAs
ヘテロ接合間のバンド不連続が大きくシートキャリヤ濃
度を高く、しかも相互コンダクタンスを大きく出来るこ
とからこの面から飽和電子速度、キャリヤ濃度を高める
上での種々の試みがなされている。その一つとして本出
願人はInGaAsからなるチャネル層中にこれよりも
禁止帯幅の小さい層、例えばInAsからなる半導体層
を介在させることで2次電子ガス濃度,電子の移動度を
高めて性能の向上を図った電界効果トランジスタについ
て既に提案を行っている (特願平2−2751 号)
 。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】ところで上述した如き
本出願人が提案している電界効果トランジスタでは電子
の移動度は大きくなるが、格子定数の差異に起因するス
トレスが大きく、信頼性向の面で難点がある外、飽和電
子速度の大幅な増加が期待出来ず、飽和電子速度が重要
視される素子への適用性が十分でないという問題があっ
た。本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、
その目的とするところは2次元ガス濃度を高め、電子移
動度、飽和電子速度の向上を図れ、しかも高い信頼性が
得られるようにした電界効果型トランジスタを提供する
にある。 【0006】 【課題を解決するための手段】第1の発明に係る電界効
果型トランジスタは、半絶縁性の基板上に、チャネル層
を構成する第1の半導体層と、これよりも電子親和力が
小さく、禁止帯幅が大きい電子供給層を構成する第2の
半導体層とのヘテロ接合を有する電界効果型トランジス
タにおいて、前記第1の半導体層内に、キャリヤのエネ
ルギー基底状態の存在確率が最大となる位置及びその近
傍領域に対応して前記第1の半導体層の電子親和力より
大きい電子親和力を有する半導体層を介装したことを特
徴とする。第2の発明に係る電荷効果型トランジスタは
、半絶縁性の基板上に、チャネル層を構成する第1の半
導体層と、これよりも電子親和力が小さい電子供給層を
構成する第2の半導体層とのヘテロ接合を有する電界効
果型トランジスタにおいて、前記第1の半導体層内にこ
れよりも電子親和力が大きい半導体層を、また前記第2
の半導体層内には高不純物濃度薄層を夫々介装したこと
を特徴とする。 【0007】 【作用】第1の発明にあってはこれによって、キャリヤ
のエネルギー基底状態の存在確率が最大となる位置及び
その近傍領域にチャネル層よりも電子親和力の大きい半
導体を介装することで、基底サブバンドエネルギーの減
少が大きくなり、2次元電子ガスシートキャリヤ濃度を
大幅に増大させ得る。また第2の発明にあっては第1の
発明の作用に加えて、高不純物濃度薄層を設けることに
より、電子移動度を損なうことなく、2次元電子ガスシ
ートキャリヤ濃度を一層増大させることが可能となる。 【0008】 【実施例】 (実施例1)図1は本発明に係る電界効果型トランジス
タを高電子移動度トランジスタとして構成した場合を示
す断面構造図であり、図中1は半絶縁性GaAsからな
る基板を示している。この基板1上に厚さ8000Åの
ノンドープGaAsからなるバッファ層2、中間にIn
Asの単分子層等からなる電子親和力の大きい半導体層
8を介装させた厚さ150 ÅのInGaAsからなる
チャネル層3、厚さ20Å(又は80Å)のノンドープ
AlGaAsからなるスペーサ層4を含む厚さ500 
Åのn型(不純物濃度:2×1018cm−3)AlG
aAs(Al 組成比:0.22) からなる電子供給
層5及び厚さ500 Åのn型(不純物濃度:3×10
18cm−3)GaAsからなるキャップ層6,6をこ
の順序で積層形成すると共に、キャップ層6,6間に露
出する電子供給層5上にゲート電極11を、またキャッ
プ層6,6上にソース電極12,ドレイン電極13を形
成して構成されている。 【0009】図2は本発明を用いたHEMTの、また図
6は本出願人が既に提案したHEMTの各エネルギーバ
ンド図である。本発明に係るHEMTでは電子親和度の
大きい半導体層8による井戸wが基底サブバンドエネル
ギーにおける包絡線関数の曲線fのピーク位置aを中心
とした領域と対応するよう位置しているため、ピーク位
置aからずれた位置bと対応する位置に井戸wが形成さ
れている従来のHEMTと比較して2次元電子ガスシー
トキャリヤ濃度NS は若干大きくなる程度に留まるが
、電子移動度μH は格段に大きくなることが推測出来
る。 【0010】(試験例)図1に示す如き本発明を利用し
たHEMTにおけるスペーサ層4の厚さ及びチャネル層
3を構成する各層の厚さ(全体としての厚さは150 
Åに留める) を変化させたサンプルA,B,C、並び
に図5に示す従来のHEMTのサンプルDを作成し(表
1)、これら各サンプルのホール効果を測定し、2次元
電子ガスシートキャリヤ濃度NS ,電子移動度μH 
を求めた。結果は表2に示すとおりである。 【0011】 【0012】 【0013】表2から明らかな如く、従来のスードモル
フィックHEMT(サンプルD)と比較して本発明に係
るサンプルAはシートキャリヤ濃度NS ,電子移動度
μH とも夫々向上が見られ、またサンプルBはシート
キャリヤ濃度NS が、更にサンプルCは電子移動度μ
H が夫々格段に向上していることが解る。 【0014】(実施例2)実施例1が電子移動度の改善
による性能の向上を図ったのに対し、この実施例2では
電子移動度を損なうことなく2次元電子ガス濃度を高め
、飽和電子速度の向上を図る。 【0015】図3は本発明の実施例2の断面構造図であ
り、図中1は半絶縁性のGaAsからなる基板、2は厚
さ1μm のノンドープGaAsからなるバッファ層、
3は中間に厚さ3ÅのInAsからなる電子親和度の大
きい半導体層8を介装した厚さ150 ÅのInGaA
sからなるチャネル層、7は中間に高不純物濃度薄層9
を介装した厚さ300 Å (Al組成比:0.22)
 のAlGaAsからなる電子供給層を示している。そ
してこの電子供給層7上に厚さ500 Åのn型(不純
物濃度:3×1018cm−3)GaAsからなるキャ
ップ層6, 6をこの順序で積層形成し、キャップ層6
,6間に露出する電子供給層7上にゲート電極11を、
また各キャップ層6,6上にソース電極12,ドレイン
電極13を形成して構成してある。 【0016】半導体層8はその電子親和力がチャネル層
3を構成するInGaAsの電子親和力よりも大きく設
定してある。また高不純物濃度薄層9はAlGaAsに
アトミック・プレーン・ドーピング(APD) 法等に
より高い不純物(シートキャリヤ濃度:4×1012c
m−2)を注入して構成されている。 【0017】図4は本発明を適用したHEMTの伝導帯
エネルギーバンド図であり、図7に示す従来のHEMT
のエネルギーバンド図と対比すれば明らかな如くInA
sの単分子層からなる電子親和力の大きい半導体層8の
存在によって、電子波動関数のピーク位置aが鋭角的で
、しかもその位置がAlGaAsからなる電子供給層7
、具体的にはそのうちのスペーサ層4から遠ざかってお
り、電子供給層7内での電子数が低減され、電子移動度
が高められていることが推測出来る。 【0018】しかも本発明を適用したHEMTでは、更
にAlGaAsからなる電子供給層7内に高不純物濃度
薄層9を介装してあるため、電子分布の高い領域が電子
供給層7とチャネル層3との界面からより離れ得ること
が推測され、電子移動度が損なわれることなく、2次電
子ガスシートキャリヤ濃度濃度が増大し、飽和電子速度
を高め得て特性の向上が図れることが解る。 【0019】(試験例)次に図1に示した如き構造の本
発明を適用したHEMTについて電子供給層7とチャネ
ル層3との界面から高不純物濃度薄層迄の距離lを50
Å, 30Åと異ならせて表3に示す如きHEMTのサ
ンプルA,B及び図5に示す如き従来のHEMTのサン
プルCを作成し、夫々について電子移動度μH ,2次
元電子ガス濃度NS を測定した。結果は表4,5に示
す如くである。 【0020】 【0021】 【0022】表4から明らかな如くサンプルAでは電子
移動速度μH が、またサンプルBでは2次元電子ガス
濃度NS が夫々サンプルCに比較して格段に大きくな
っていることが解る。次に前記各サンプルA,B,Cに
ついて夫々ゲート長を0.25μm に設定し、最大相
互コンダクタンス(gmmax)を測定した。結果は表
5に示す如くである。 【0023】       【0024】本発明に係るサンプルA,B
ではいずれも最大相互コンダクタンスgmmaxが向上
しており、特にサンプルBでは格段の向上が認められる
。これによってウェーハ内のストレスを大きくすること
なく所望の特性を得られる。なお上述の実施例2はチャ
ネル層がAlGaAs/GaAs系、InAlAs/I
nGaAs系等のHEMTにも適用し得ることは言うま
でもない。 【0025】 【発明の効果】以上の如く本発明に係る電界効果型トラ
ンジスタにあっては、2次元電子ガスシートキャリヤ濃
度が増大し、電子移動度を増大させ得、また電子供給層
内に高不純物濃度薄層を介装することにより電子移動度
を損なうことなく、2次元電子ガス濃度を大幅に向上し
得る等、本発明は優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電界効果型トランジスタの断面構
造図である。
【図2】同じくエネルギーバンド図である。
【図3】本発明に係る他の電界効果型トランジスタの断
面構造図である。
【図4】同じくエネルギーバンド図である。
【図5】従来の電界効果型トランジスタの断面構造図で
ある。
【図6】従来のエネルギーバンド図である。
【図7】従来のエネルギーバンド図の部分拡大図である
【符号の説明】
1  基板 2  バッファ層 3  チャネル層 4  スペーサ層 5  電子供給層 7  電子供給層 8  電子親和力の大きい半導体層 9  高不純物濃度薄層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  半絶縁性の基板上に、チャネル層を構
    成する第1の半導体層と、これよりも電子親和力が小さ
    く、禁止帯幅が大きい電子供給層を構成する第2の半導
    体層とのヘテロ接合を有する電界効果型トランジスタに
    おいて、前記第1の半導体層内に、キャリヤのエネルギ
    ー基底状態の存在確率が最大となる位置及びその近傍領
    域に対応して前記第1の半導体層の電子親和力より大き
    い電子親和力を有する半導体層を介装したことを特徴と
    する電界効果型トランジスタ。
  2. 【請求項2】  半絶縁性の基板上に、チャネル層を構
    成する第1の半導体層と、これよりも電子親和力が小さ
    い電子供給層を構成する第2の半導体層とのヘロ接合を
    有する電界効果型トランジスタにおいて、前記第1の半
    導体層内にこれよりも電子親和力が大きい半導体層を、
    また前記第2の半導体層内には高不純物濃度薄層を夫々
    介装したことを特徴とする電界効果型トランジスタ。
JP11692491A 1991-04-19 1991-04-19 電界効果型トランジスタ Pending JPH04321239A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11692491A JPH04321239A (ja) 1991-04-19 1991-04-19 電界効果型トランジスタ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11692491A JPH04321239A (ja) 1991-04-19 1991-04-19 電界効果型トランジスタ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04321239A true JPH04321239A (ja) 1992-11-11

Family

ID=14699052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11692491A Pending JPH04321239A (ja) 1991-04-19 1991-04-19 電界効果型トランジスタ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04321239A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5351128A (en) * 1991-08-02 1994-09-27 Hitachi, Ltd. Semiconductor device having reduced contact resistance between a channel or base layer and a contact layer
EP0631298A2 (en) * 1993-06-28 1994-12-28 Sumitomo Chemical Company Limited Semiconductor epitaxial substrate and process for its production
WO1997017731A1 (fr) * 1995-11-09 1997-05-15 Matsushita Electronics Corporation Transistor a effet de champ

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5351128A (en) * 1991-08-02 1994-09-27 Hitachi, Ltd. Semiconductor device having reduced contact resistance between a channel or base layer and a contact layer
EP0631298A2 (en) * 1993-06-28 1994-12-28 Sumitomo Chemical Company Limited Semiconductor epitaxial substrate and process for its production
US5441913A (en) * 1993-06-28 1995-08-15 Sumitomo Chemical Company, Limited Process of making a semiconductor epitaxial substrate
WO1997017731A1 (fr) * 1995-11-09 1997-05-15 Matsushita Electronics Corporation Transistor a effet de champ

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2676442B2 (ja) ヘテロ接合電界効果トランジスタおよびその製造方法
US4558337A (en) Multiple high electron mobility transistor structures without inverted heterojunctions
US20070200142A1 (en) High linear enhancement-mode heterostructure field-effect transistor
US5105241A (en) Field effect transistor
US5596211A (en) Field effect transistor having a graded bandgap InGaAsP channel formed of a two-dimensional electron gas
Kuroda et al. HEMT with nonalloyed ohmic contacts using n+-InGaAs cap layer
JPH04321239A (ja) 電界効果型トランジスタ
US5751029A (en) Field-effect semiconductor device having heterojunction
KR100286093B1 (ko) 화합물반도체장치
JP2674420B2 (ja) 電界効果トランジスタ
JPS6242569A (ja) 電界効果型トランジスタ
JP2994863B2 (ja) ヘテロ接合半導体装置
JP2616634B2 (ja) 電界効果トランジスタ
JP3021894B2 (ja) ヘテロ接合電界効果トランジスタ
JP2658513B2 (ja) 電界効果トランジスタ
JP2834172B2 (ja) 電界効果トランジスタ
JPH04369842A (ja) ヘテロ接合電界効果トランジスタ
JPH04214636A (ja) 半導体装置
JPH04245645A (ja) 電界効果トランジスタ
JPH05102190A (ja) 化合物半導体ヘテロ接合ゲート電界効果トランジスタ
JPH04214637A (ja) 半導体装置
JPH04245648A (ja) 電界効果トランジスタ
JPH04367233A (ja) 電界効果型半導体装置
JPH04245646A (ja) 電界効果トランジスタ
JPH036030A (ja) 電界効果型半導体装置