JPH05235054A - 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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- JPH05235054A JPH05235054A JP7018892A JP7018892A JPH05235054A JP H05235054 A JPH05235054 A JP H05235054A JP 7018892 A JP7018892 A JP 7018892A JP 7018892 A JP7018892 A JP 7018892A JP H05235054 A JPH05235054 A JP H05235054A
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- ingaas
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明の目的は、高周波動作時の雑音指数
を低く抑えつつ、相互コンダクタンスを大幅に向上させ
ることができる電界効果型半導体装置を提供する。 【構成】 チャネル層10を、アンドープInGaAs
層10a、n−InGaAs層10bおよびアンドープ
InGaAs層10cからなる積層構造とすることによ
り、チャネル内における電子の存在確率を、n−InG
aAs層10bで小さく、アンドープInGaAs層1
0a,10cで大きして、電子飽和速度を増大させ、相
互コンダクタンスの大幅な向上が図れる。
を低く抑えつつ、相互コンダクタンスを大幅に向上させ
ることができる電界効果型半導体装置を提供する。 【構成】 チャネル層10を、アンドープInGaAs
層10a、n−InGaAs層10bおよびアンドープ
InGaAs層10cからなる積層構造とすることによ
り、チャネル内における電子の存在確率を、n−InG
aAs層10bで小さく、アンドープInGaAs層1
0a,10cで大きして、電子飽和速度を増大させ、相
互コンダクタンスの大幅な向上が図れる。
Description
【0001】
【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。
に関する。
【0002】
【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。
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。
【0003】ところで、これらのトランジスタの高性能
化には、ゲート長の短縮や相互コンダクタンスの増大等
が必須の条件となっているので、これを解決するため
に、チャネル層に不純物を高濃度にドーピングした電界
効果型トランジスタが提案されている。その一例を図4
に示す。
化には、ゲート長の短縮や相互コンダクタンスの増大等
が必須の条件となっているので、これを解決するため
に、チャネル層に不純物を高濃度にドーピングした電界
効果型トランジスタが提案されている。その一例を図4
に示す。
【0004】この図4において、1は半絶縁性GaAs
基板、2はこの基板1上に設けられた障壁層を兼ねるバ
ッファ層で、GaAs半導体からなる。3はこのバッフ
ァ層2上に設けられたチャネル層で、n型の不純物が高
濃度にドープされたn型InGaAs半導体からなる。
4はこのチャネル層3上に設けられたn型AlGaAs
半導体からなるn型AlGaAs層である。5はこのn
型AlGaAs層4上に設けられたキャップ層で、n型
GaAs半導体からなる。
基板、2はこの基板1上に設けられた障壁層を兼ねるバ
ッファ層で、GaAs半導体からなる。3はこのバッフ
ァ層2上に設けられたチャネル層で、n型の不純物が高
濃度にドープされたn型InGaAs半導体からなる。
4はこのチャネル層3上に設けられたn型AlGaAs
半導体からなるn型AlGaAs層である。5はこのn
型AlGaAs層4上に設けられたキャップ層で、n型
GaAs半導体からなる。
【0005】また、6は一方のキャップ層5と接続する
ソース電極、7は他方のキャップ層5と接続するドレイ
ン電極、8はゲート電極で、ソース電極6とドレイン電
極7間のn型AlGaAs層4とショットキ接続されて
いる。
ソース電極、7は他方のキャップ層5と接続するドレイ
ン電極、8はゲート電極で、ソース電極6とドレイン電
極7間のn型AlGaAs層4とショットキ接続されて
いる。
【0006】
【課題を解決するための手段】しかしながら、このよう
な構造においては、前述のごとくゲート長の短縮や相互
コンダクタンスの増大を図っても、高周波動作時の雑音
指数がほとんど低減されないという問題がある。これ
は、素子動作時に、ゲート電極8の直下を通過する電子
が前記チャネル層3を通ることにより、雑音が発生する
ためであると考えられていた。
な構造においては、前述のごとくゲート長の短縮や相互
コンダクタンスの増大を図っても、高周波動作時の雑音
指数がほとんど低減されないという問題がある。これ
は、素子動作時に、ゲート電極8の直下を通過する電子
が前記チャネル層3を通ることにより、雑音が発生する
ためであると考えられていた。
【0007】この点に関して、本出願人は、図5に示す
ように、前記バッファ層2とチャネル層3との間に、ア
ンドープのInGaAsからなるチャネル層9が挿入さ
れてなる電界効果型トランジスタを既に提案している
(特願平3−316246号参照)。
ように、前記バッファ層2とチャネル層3との間に、ア
ンドープのInGaAsからなるチャネル層9が挿入さ
れてなる電界効果型トランジスタを既に提案している
(特願平3−316246号参照)。
【0008】このような構造とすることにより、素子動
作時において、前記ゲート電極8直下を通過する電子
は、アンドープのチャネル層9を通ることとなり、これ
により雑音の発生が抑制されて、雑音指数は大幅に向上
されるに到った。
作時において、前記ゲート電極8直下を通過する電子
は、アンドープのチャネル層9を通ることとなり、これ
により雑音の発生が抑制されて、雑音指数は大幅に向上
されるに到った。
【0009】この発明は、この素子構造をさらに改良し
て、高周波動作時の雑音指数を低く抑えつつ、相互コン
ダクタンスを大幅に向上することができる電界効果型半
導体装置の提供を目的とする。
て、高周波動作時の雑音指数を低く抑えつつ、相互コン
ダクタンスを大幅に向上することができる電界効果型半
導体装置の提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明の電界効果型半導体装置は、チャネル層
が、アンドープInGaAs層、n−InGaAs層お
よびアンドープInGaAs層を順次積層形成してなる
ことを特徴とする。
め、この発明の電界効果型半導体装置は、チャネル層
が、アンドープInGaAs層、n−InGaAs層お
よびアンドープInGaAs層を順次積層形成してなる
ことを特徴とする。
【0011】
【作用】チャネル層を、アンドープInGaAs層、n
−InGaAs層およびアンドープInGaAs層から
なる積層構造とすることにより、素子動作時におけるチ
ャネル内の電子は、基底状態ではなく、第一励起状態に
あると考えられる。
−InGaAs層およびアンドープInGaAs層から
なる積層構造とすることにより、素子動作時におけるチ
ャネル内の電子は、基底状態ではなく、第一励起状態に
あると考えられる。
【0012】したがって、チャネル内における電子の存
在確率は、n−InGaAs層で小さく、アンドープI
nGaAs層で大きくなり、この結果、電子飽和速度が
増大して、相互コンダクタンスの大幅な向上が期待でき
る。
在確率は、n−InGaAs層で小さく、アンドープI
nGaAs層で大きくなり、この結果、電子飽和速度が
増大して、相互コンダクタンスの大幅な向上が期待でき
る。
【0013】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。
明する。
【0014】実施例1 この発明に係る電界効果型トランジスタの構造を図1に
示し、この図において、1は半絶縁性GaAs基板で、
この基板1の上に、アンドープGaAs半導体からな
り、障壁層を兼ねるバッファ層2が設けられている。
示し、この図において、1は半絶縁性GaAs基板で、
この基板1の上に、アンドープGaAs半導体からな
り、障壁層を兼ねるバッファ層2が設けられている。
【0015】10はこの構造の特徴とするチャネル層で
あって、10a,10b,10cの三層構造とされてお
り、前記バッファ層2の上に設けられている。10aは
前記バッファ層2のGaAs半導体より電子親和力の大
きいアンドープのInGaAs半導体にて構成されたI
nGaAs層、10bはバッファ層2のGaAs半導体
より電子親和力の大きいn型不純物を高濃度にドープし
たn型InGaAs半導体からなるn型InGaAs
層、および10cはバッファ層2のGaAs半導体より
電子親和力の大きいアンドープのInGaAs層であ
る。
あって、10a,10b,10cの三層構造とされてお
り、前記バッファ層2の上に設けられている。10aは
前記バッファ層2のGaAs半導体より電子親和力の大
きいアンドープのInGaAs半導体にて構成されたI
nGaAs層、10bはバッファ層2のGaAs半導体
より電子親和力の大きいn型不純物を高濃度にドープし
たn型InGaAs半導体からなるn型InGaAs
層、および10cはバッファ層2のGaAs半導体より
電子親和力の大きいアンドープのInGaAs層であ
る。
【0016】そして、このチャネル層10上に、このチ
ャネル層10より電子親和力の小さいn型不純物を高濃
度にドープしたn型AlGaAs半導体からなるn型A
lGaAs層4が設けられ、このn型AlGaAs層4
上にn型GaAs半導体層からなるキャップ層5が設け
られている。さらに、一方のキャップ層5と接続される
ソース電極6、他方のキャップ層5と接続されるドレイ
ン電極7、および、これらソース電極6とドレイン電極
7間において、前記n型AlGaAs層4とショットキ
接続するゲート電極8がそれぞれ設けられて、この発明
に係る電界効果型トランジスタが形成されている。
ャネル層10より電子親和力の小さいn型不純物を高濃
度にドープしたn型AlGaAs半導体からなるn型A
lGaAs層4が設けられ、このn型AlGaAs層4
上にn型GaAs半導体層からなるキャップ層5が設け
られている。さらに、一方のキャップ層5と接続される
ソース電極6、他方のキャップ層5と接続されるドレイ
ン電極7、および、これらソース電極6とドレイン電極
7間において、前記n型AlGaAs層4とショットキ
接続するゲート電極8がそれぞれ設けられて、この発明
に係る電界効果型トランジスタが形成されている。
【0017】次に、本実施例の具体的な一例について説
明する。前記バッファ層2は、その膜厚が8000Åと
される。
明する。前記バッファ層2は、その膜厚が8000Åと
される。
【0018】チャネル層10のInGaAs層10a,
10cは、その膜厚がそれぞれ50Åとされる。チャネ
ル層10のn型InGaAs層10bは、n型InX G
a1-x As(xはIn組成パラメータ)で構成され、そ
の不純物濃度がn=2.5×1018cm-3に設定され
る。
10cは、その膜厚がそれぞれ50Åとされる。チャネ
ル層10のn型InGaAs層10bは、n型InX G
a1-x As(xはIn組成パラメータ)で構成され、そ
の不純物濃度がn=2.5×1018cm-3に設定され
る。
【0019】n型AlGaAs層4は、そのn型不純物
濃度がn=2×1018cm-3に設定されるとともに、そ
の膜厚が500Åとされる。
濃度がn=2×1018cm-3に設定されるとともに、そ
の膜厚が500Åとされる。
【0020】また、前記キャップ層5を構成するn型G
aAs半導体層は、そのn型不純物濃度がn=3×10
18cm-3に設定されるとともに、その膜厚が500Åと
される。
aAs半導体層は、そのn型不純物濃度がn=3×10
18cm-3に設定されるとともに、その膜厚が500Åと
される。
【0021】次に、以上のように構成された電界効果型
トランジスタ(この発明品)について、従来の電界効果
型トランジスタ(従来品)と比較して行った素子特性試
験結果について説明する。
トランジスタ(この発明品)について、従来の電界効果
型トランジスタ(従来品)と比較して行った素子特性試
験結果について説明する。
【0022】表1は本特性試験に用いたサンプルのウェ
ハ構造を示しており、ここに、サンプルAは図4に示す
従来品のウェハ構造、サンプルBは図5に示す従来品の
ウェハ構造、およびサンプルCは図1に示すこの発明品
のウェハ構造で、上述した具体例に係るものである。
ハ構造を示しており、ここに、サンプルAは図4に示す
従来品のウェハ構造、サンプルBは図5に示す従来品の
ウェハ構造、およびサンプルCは図1に示すこの発明品
のウェハ構造で、上述した具体例に係るものである。
【0023】
【表1】 (AlGaAs Alモル組成0.22) (InGaAs Inモル組成0.15)
【0024】これらサンプルA〜Cの各半導体層を分子
線エピタキシャル結晶成長法(MBE法)で成長させ
て、ゲート長0.2μm、ゲート幅200μmの電界効
果型トランジスタ(従来品A、従来品B、この発明品
C)をそれぞれ作製し、これら各電界効果型トランジス
タを、最大相互コンダクタンス(gm max)と、12
GHz(Vds=2V,Ids=10mA)での最小雑
音指数NFminとをそれぞれ比較してみた。試験結果
を表2に示す。
線エピタキシャル結晶成長法(MBE法)で成長させ
て、ゲート長0.2μm、ゲート幅200μmの電界効
果型トランジスタ(従来品A、従来品B、この発明品
C)をそれぞれ作製し、これら各電界効果型トランジス
タを、最大相互コンダクタンス(gm max)と、12
GHz(Vds=2V,Ids=10mA)での最小雑
音指数NFminとをそれぞれ比較してみた。試験結果
を表2に示す。
【0025】
【表2】
【0026】表2より、最大相互コンダクタンス(gm
max)と最小雑音指数NFminのいずれにおいて
も、この発明品Cの構造は、従来品A,従来品Bの構造
を上回っていることが判明した。
max)と最小雑音指数NFminのいずれにおいて
も、この発明品Cの構造は、従来品A,従来品Bの構造
を上回っていることが判明した。
【0027】実施例2 本例は図2に示し、実施例1におけるチャネル層10の
上側の構造を変更したものである。
上側の構造を変更したものである。
【0028】この構造において、チャネル層10上に、
このチャネル層10より電子親和力の小さいn型不純物
を高濃度にドープしたn型GaAs半導体からなるn型
GaAs層11が設けられ、このn型GaAs層11
に、ソース電極6とドレイン電極7が接続されるととも
に、これらソース電極6とドレイン電極7間において、
ゲート電極8がショットキ接続されている。
このチャネル層10より電子親和力の小さいn型不純物
を高濃度にドープしたn型GaAs半導体からなるn型
GaAs層11が設けられ、このn型GaAs層11
に、ソース電極6とドレイン電極7が接続されるととも
に、これらソース電極6とドレイン電極7間において、
ゲート電極8がショットキ接続されている。
【0029】すなわち、この構造においては、前記n型
GaAs層11が障壁層とキャップ層を兼ねている。こ
れは、実施例1の構造では、n型AlGaAs層4に対
して、ソース電極6およびドレイン電極7の良好なオー
ミックコンタクトを得るのが困難なため、キャップ層5
が必要であったのに対して、n型GaAs層11であれ
ば、ソース電極6およびドレイン電極7の良好なオーミ
ックコンタクトが容易に得られるからである。
GaAs層11が障壁層とキャップ層を兼ねている。こ
れは、実施例1の構造では、n型AlGaAs層4に対
して、ソース電極6およびドレイン電極7の良好なオー
ミックコンタクトを得るのが困難なため、キャップ層5
が必要であったのに対して、n型GaAs層11であれ
ば、ソース電極6およびドレイン電極7の良好なオーミ
ックコンタクトが容易に得られるからである。
【0030】しかも、実施例1のように、AlGaAs
半導体にn型不純物がドープされてなるn型AlGaA
s層4よりも、GaAs半導体にn型不純物がドープさ
れてなるn型GaAs層11の方が、その結晶性が良好
であり、また、ゲート電極8とのショットキ接続も良好
である。
半導体にn型不純物がドープされてなるn型AlGaA
s層4よりも、GaAs半導体にn型不純物がドープさ
れてなるn型GaAs層11の方が、その結晶性が良好
であり、また、ゲート電極8とのショットキ接続も良好
である。
【0031】その他の構成および作用は実施例1と同様
であり、本例構造においても、前述した試験結果と同等
の素子特性を得られることが判明している。
であり、本例構造においても、前述した試験結果と同等
の素子特性を得られることが判明している。
【0032】実施例3 本例は図3に示し、実施例2と同様、実施例1における
チャネル層10の上側の構造を改変したものである。
チャネル層10の上側の構造を改変したものである。
【0033】この構造において、チャネル層10上に、
アンドープGaAs半導体からなるGaAs層12が障
壁層として設けられるとともに、このGaAs層12の
両側部分に、n型不純物がイオン注入によりドープされ
てなるn型GaAs部12a,12aが設けられてい
る。そして、一方のn型GaAs部12aにソース電極
6が接続されるとともに、他方のn型GaAs部12a
にドレイン電極7が接続され、また、これらソース電極
6とドレイン電極7間において、前記GaAs層12に
ゲート電極8がショットキ接続されている。
アンドープGaAs半導体からなるGaAs層12が障
壁層として設けられるとともに、このGaAs層12の
両側部分に、n型不純物がイオン注入によりドープされ
てなるn型GaAs部12a,12aが設けられてい
る。そして、一方のn型GaAs部12aにソース電極
6が接続されるとともに、他方のn型GaAs部12a
にドレイン電極7が接続され、また、これらソース電極
6とドレイン電極7間において、前記GaAs層12に
ゲート電極8がショットキ接続されている。
【0034】すなわち、この構造においては、前記Ga
As層12とのオーミックコンタクトをとるために、こ
の両側部分にイオン注入によりn型不純物がドープされ
て、n型GaAs領域12a,12aが形成されている
のである。しかも、実施例1のように、AlGaAs半
導体にn型不純物がドープされてなるn型AlGaAs
層4よりも、GaAs12の方が結晶性調整が良好であ
ることは、実施例2と同様である。
As層12とのオーミックコンタクトをとるために、こ
の両側部分にイオン注入によりn型不純物がドープされ
て、n型GaAs領域12a,12aが形成されている
のである。しかも、実施例1のように、AlGaAs半
導体にn型不純物がドープされてなるn型AlGaAs
層4よりも、GaAs12の方が結晶性調整が良好であ
ることは、実施例2と同様である。
【0035】その他の構成および作用は実施例1と同様
であり、本例構造においても、前述した試験結果と同等
の素子特性を得られることが判明している。
であり、本例構造においても、前述した試験結果と同等
の素子特性を得られることが判明している。
【0036】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、相互コンダクタンスの大幅な増大により、素子特性
の大幅な向上を図ることができる。
ば、相互コンダクタンスの大幅な増大により、素子特性
の大幅な向上を図ることができる。
【図1】この発明の実施例1に係るトランジスタ構造を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図2】この発明の実施例2に係るトランジスタ構造を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図3】この発明の実施例3に係るトランジスタ構造を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図4】従来のトランジスタ構造を示す断面図である。
【図5】従来の他のトランジスタ構造を示す断面図であ
る。
る。
1 半絶縁性GaAs基板 2 アンドープGaAsバッファ層 4 n型AlGaAs層 5 n型GaAsキャップ層 6 ソース電極 7 ドレイン電極 8 ゲート電極 10 チャネル層 10a アンドープInGaAs層 10b n型InGaAs層 10c アンドープInGaAs層 11 n型GaAs層 12 GaAs層 12a n型GaAs部
Claims (3)
- 【請求項1】 半絶縁性GaAs基板上に、アンドープ
GaAsバッファ層、チャネル層、一導電型AlGaA
s層および一導電型GaAsキャップ層を備えるととも
に、このキャップ層に接続される一対の電極およびこれ
ら両電極間に配設されたゲート電極を備えてなり、前記
チャネル層は、アンドープInGaAs層、n−InG
aAs層およびアンドープInGaAs層が順次積層形
成されてなることを特徴とする電界効果型半導体装置。 - 【請求項2】 半絶縁性GaAs基板上に、アンドープ
GaAsバッファ層、チャネル層、一導電型GaAs層
を備えるとともに、この一導電型GaAs層に接続され
る一対の電極およびこれら両電極間に配設されたゲート
電極を備えてなり、前記チャネル層は、アンドープIn
GaAs層、n−InGaAs層およびアンドープIn
GaAs層が順次積層形成されてなることを特徴とする
電界効果型半導体装置。 - 【請求項3】 半絶縁性GaAs基板上に、アンドープ
GaAsバッファ層、チャネル層、GaAs層、このG
aAs層両側部分にイオン注入により形成された一導電
型部を有するを備えるとともに、このGaAs層の一導
電型部に接続される一対の電極およびこれら両電極間に
配設されたゲート電極を備えてなり、前記チャネル層
は、アンドープInGaAs層、n−InGaAs層お
よびアンドープInGaAs層が順次積層形成されてな
る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 |
---|---|---|---|
JP7018892A JPH05235054A (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 電界効果型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7018892A JPH05235054A (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 電界効果型半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05235054A true JPH05235054A (ja) | 1993-09-10 |
Family
ID=13424307
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7018892A Pending JPH05235054A (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 電界効果型半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05235054A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011044641A (ja) * | 2009-08-24 | 2011-03-03 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 電界効果トランジスタ |
US8039871B2 (en) | 2007-05-17 | 2011-10-18 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device |
-
1992
- 1992-02-19 JP JP7018892A patent/JPH05235054A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8039871B2 (en) | 2007-05-17 | 2011-10-18 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device |
US8193566B2 (en) | 2007-05-17 | 2012-06-05 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device |
US8519440B2 (en) | 2007-05-17 | 2013-08-27 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device |
JP2011044641A (ja) * | 2009-08-24 | 2011-03-03 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 電界効果トランジスタ |
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