JPH06252175A - 高電子移動度トランジスタ - Google Patents
高電子移動度トランジスタInfo
- Publication number
- JPH06252175A JPH06252175A JP3549393A JP3549393A JPH06252175A JP H06252175 A JPH06252175 A JP H06252175A JP 3549393 A JP3549393 A JP 3549393A JP 3549393 A JP3549393 A JP 3549393A JP H06252175 A JPH06252175 A JP H06252175A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- impurity concentration
- electron supply
- supply layer
- electron
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ゲート耐圧の改善をはかり、しかもソース抵
抗の低減化をはかってＧｍの改善をはかる。 【構成】 化合物半導体基体１上に、少なくともアンド
ープのチャネル層２と電子供給層４とを有する高電子移
動度トランジスタにおいて、電子供給層４が、厚さ方向
に順次高不純物濃度−低不純物濃度−高不純物濃度の濃
度分布を有する構成とし、電子供給層４の低不純物濃度
部にゲート電極６が設けられた構成とする。
抗の低減化をはかってＧｍの改善をはかる。 【構成】 化合物半導体基体１上に、少なくともアンド
ープのチャネル層２と電子供給層４とを有する高電子移
動度トランジスタにおいて、電子供給層４が、厚さ方向
に順次高不純物濃度−低不純物濃度−高不純物濃度の濃
度分布を有する構成とし、電子供給層４の低不純物濃度
部にゲート電極６が設けられた構成とする。
Description
【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（以下ＨＥＭＴという）に係わる。
スタ（以下ＨＥＭＴという）に係わる。
【０００２】
【従来の技術】従来のＨＥＭＴは、例えば図４にその一
例の略線的断面図を示すように、例えばＧａＡｓ単結晶
基体１上に、アンドープＧａＡｓのチャネル層２、アン
ドープＡｌＧａＡｓのスペーサ層３、ｎ型ＡｌＧａＡｓ
の電子供給層４、キャップ層５が順次エピタキシャル成
長され、電子供給層４に対してショットー接合を形成す
るショットキー金属よりなるゲート電極６を被着し、こ
れを挟んでその両側においてキャップ層５にソース及び
ドレイン各電極７及び８をオーミックコンタクトして成
り、チャネル層２の電子供給層４側の界面に２次元電子
ガス層によるチャネルが形成されるようになされる。
例の略線的断面図を示すように、例えばＧａＡｓ単結晶
基体１上に、アンドープＧａＡｓのチャネル層２、アン
ドープＡｌＧａＡｓのスペーサ層３、ｎ型ＡｌＧａＡｓ
の電子供給層４、キャップ層５が順次エピタキシャル成
長され、電子供給層４に対してショットー接合を形成す
るショットキー金属よりなるゲート電極６を被着し、こ
れを挟んでその両側においてキャップ層５にソース及び
ドレイン各電極７及び８をオーミックコンタクトして成
り、チャネル層２の電子供給層４側の界面に２次元電子
ガス層によるチャネルが形成されるようになされる。
【０００３】ＨＥＭＴにおいて、その特性を決める重要
なパラメータの１つにＧｍがある。このＧｍを高めるに
は、電子供給層４の不純物濃度を高くすることが必要で
ある。
なパラメータの１つにＧｍがある。このＧｍを高めるに
は、電子供給層４の不純物濃度を高くすることが必要で
ある。
【０００４】ところがこのように電子供給層４の不純物
濃度を高めると、ゲート耐圧の低下を来す。
濃度を高めると、ゲート耐圧の低下を来す。
【０００５】そこで、このような不都合を回避するもの
として、この電子供給層の表面側の不純物濃度を低めた
構造のＨＥＭＴの提案もなされいる（特開平３−２５６
３３７号，National Technical Report Vol.36 No.４ A
ug,1990,大石芳郎；２層（Ｎ／Ｎ+）ＡｌＧａＡｓ構造
をもつ低雑音ＨＥＭＴ電子情報通信学会春季全国大会Ｃ
−１０４（１９８９）参照）
として、この電子供給層の表面側の不純物濃度を低めた
構造のＨＥＭＴの提案もなされいる（特開平３−２５６
３３７号，National Technical Report Vol.36 No.４ A
ug,1990,大石芳郎；２層（Ｎ／Ｎ+）ＡｌＧａＡｓ構造
をもつ低雑音ＨＥＭＴ電子情報通信学会春季全国大会Ｃ
−１０４（１９８９）参照）
【０００６】しかしながら、このように電子供給層の表
面側を低不純物濃度にすると、図５に、図４で示したＨ
ＥＭＴの要部の断面図とゲート部よりソース側における
これに対応する厚さ方向のコンダクションバンドモデル
図を示し、その電流通路を矢印をもって模式的に示すよ
うに、キャップ層５から電子供給層４及びチャネル層３
間のヘテロ接合のポテンシャル障壁を横切って２次元電
子ガスのチャネルに至るトンネル電流（代表的に矢印ａ
をもって示す）が減少することからソース抵抗Ｒｓを増
加させることになり、結果的にＧｍの低下を来す。
面側を低不純物濃度にすると、図５に、図４で示したＨ
ＥＭＴの要部の断面図とゲート部よりソース側における
これに対応する厚さ方向のコンダクションバンドモデル
図を示し、その電流通路を矢印をもって模式的に示すよ
うに、キャップ層５から電子供給層４及びチャネル層３
間のヘテロ接合のポテンシャル障壁を横切って２次元電
子ガスのチャネルに至るトンネル電流（代表的に矢印ａ
をもって示す）が減少することからソース抵抗Ｒｓを増
加させることになり、結果的にＧｍの低下を来す。
【０００７】すなわち、図３Ａ及びＢに、図４で説明し
た比較的高い一様な不純物濃度による電子供給層を有す
るＨＥＭＴと、表面側において低不純物濃度とした電子
供給層を有するＨＥＭＴにおける各キャップ層−電子供
給層−チャネル層によるヘテロ接合部の伝導帯Ｅｃのバ
ンドモデルを示すように、表面側において低不純物濃度
とした電子供給層を有するＨＥＭＴにおいては、その電
子供給層で必要量のキャリア数を得るにはその厚さが大
となること及び表面側において低不純物濃度部が存在し
ていることから、そのキャップ層側のポテンシャル障壁
が低不純物濃度を設けない場合に比して厚くなることか
ら矢印をもって模式的に示すトンネル電流は減少する。
た比較的高い一様な不純物濃度による電子供給層を有す
るＨＥＭＴと、表面側において低不純物濃度とした電子
供給層を有するＨＥＭＴにおける各キャップ層−電子供
給層−チャネル層によるヘテロ接合部の伝導帯Ｅｃのバ
ンドモデルを示すように、表面側において低不純物濃度
とした電子供給層を有するＨＥＭＴにおいては、その電
子供給層で必要量のキャリア数を得るにはその厚さが大
となること及び表面側において低不純物濃度部が存在し
ていることから、そのキャップ層側のポテンシャル障壁
が低不純物濃度を設けない場合に比して厚くなることか
ら矢印をもって模式的に示すトンネル電流は減少する。
【０００８】なお、図３においては、電子供給層の不純
物のチャネルへの影響を回避するために設けられるスペ
ーサ層３については、その厚さがきわめて小さくポテン
シャルの説明おいて実質的に影響がないことから、これ
を省略して示している。
物のチャネルへの影響を回避するために設けられるスペ
ーサ層３については、その厚さがきわめて小さくポテン
シャルの説明おいて実質的に影響がないことから、これ
を省略して示している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ゲート耐圧
の改善をはかり、しかもソース抵抗の低減化をはかって
Ｇｍの改善をはかることのできるＨＥＭＴを提供するも
のである。
の改善をはかり、しかもソース抵抗の低減化をはかって
Ｇｍの改善をはかることのできるＨＥＭＴを提供するも
のである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、図１にその一
例の略線的断面図を示すように、化合物半導体基体１上
に、少なくともアンドープのチャネル層２と電子供給層
４とを有する高電子移動度トランジスタにおいて、電子
供給層４が、厚さ方向に順次高不純物濃度−低不純物濃
度−高不純物濃度の濃度分布を有する構成とし、電子供
給層４の低不純物濃度部にゲート電極６が設けられた構
成とする。
例の略線的断面図を示すように、化合物半導体基体１上
に、少なくともアンドープのチャネル層２と電子供給層
４とを有する高電子移動度トランジスタにおいて、電子
供給層４が、厚さ方向に順次高不純物濃度−低不純物濃
度−高不純物濃度の濃度分布を有する構成とし、電子供
給層４の低不純物濃度部にゲート電極６が設けられた構
成とする。
【００１１】
【作用】上述の本発明によれば、電子供給層４のゲート
電極６が設けられる部分においては、低不純物濃度部が
存在することにより、電界の緩和がはかられてゲート耐
圧の向上がはかられるものであるが、この電子供給層４
の表面は高不純物濃度とされていることにより、ソース
及びチャネル間には図５で説明したトンネル電流が生じ
易くなり、これによりソース抵抗の減少がはかられ、Ｇ
ｍの改善がはかられる。
電極６が設けられる部分においては、低不純物濃度部が
存在することにより、電界の緩和がはかられてゲート耐
圧の向上がはかられるものであるが、この電子供給層４
の表面は高不純物濃度とされていることにより、ソース
及びチャネル間には図５で説明したトンネル電流が生じ
易くなり、これによりソース抵抗の減少がはかられ、Ｇ
ｍの改善がはかられる。
【００１２】
【実施例】本発明の一例を図１を参照して詳細に説明す
る。
る。
【００１３】この例ではＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系ＨＥ
ＭＴとした場合で、この例においても図４で説明したと
同様に、例えば半絶縁性のＧａＡｓ単結晶基体１上に、
アンドープＧａＡｓのチャネル層２、アンドープのＡｌ
ＧａＡｓスペーサ層３、ｎ型ＡｌＧａＡｓの電子供給層
４、ｎ型ＧａＡｓキャップ層５を順次エピタキシャル成
長する。
ＭＴとした場合で、この例においても図４で説明したと
同様に、例えば半絶縁性のＧａＡｓ単結晶基体１上に、
アンドープＧａＡｓのチャネル層２、アンドープのＡｌ
ＧａＡｓスペーサ層３、ｎ型ＡｌＧａＡｓの電子供給層
４、ｎ型ＧａＡｓキャップ層５を順次エピタキシャル成
長する。
【００１４】本発明においては、この電子供給層４を、
その厚さ方向に関して、順次高不純物濃度−低不純物濃
度−高不純物濃度の濃度分布を有する構成とする。図示
の例では、下層の高不純物濃度層４Ａと、低不純物濃度
層４Ｂと、上層の高不純物濃度層４Ｃとを順次積層形成
した場合である。
その厚さ方向に関して、順次高不純物濃度−低不純物濃
度−高不純物濃度の濃度分布を有する構成とする。図示
の例では、下層の高不純物濃度層４Ａと、低不純物濃度
層４Ｂと、上層の高不純物濃度層４Ｃとを順次積層形成
した場合である。
【００１５】ここに、下層の高不純物濃度層４Ａは例え
ば厚さ２０ｎｍの３×１０18atoms/cm3 の不純物濃度と
し、低不純物濃度層４Ｂは例えば厚さ３５ｎｍの１×１
０18atoms/cm3 の不純物濃度とし、上層の高不純物濃度
層４Ａは例えば厚さ１０ｎｍの４×１０18atoms/cm3 の
不純物濃度とする。
ば厚さ２０ｎｍの３×１０18atoms/cm3 の不純物濃度と
し、低不純物濃度層４Ｂは例えば厚さ３５ｎｍの１×１
０18atoms/cm3 の不純物濃度とし、上層の高不純物濃度
層４Ａは例えば厚さ１０ｎｍの４×１０18atoms/cm3 の
不純物濃度とする。
【００１６】これら、チャネル層２、スペーサ層３、電
子供給層４（すなわち下層の高不純物濃度層４Ａ、低不
純物濃度層４Ｂ、上層の高不純物濃度層４Ｃ）、キャッ
プ層５はＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor D
eposition)によって順次連続エピタキシーする。
子供給層４（すなわち下層の高不純物濃度層４Ａ、低不
純物濃度層４Ｂ、上層の高不純物濃度層４Ｃ）、キャッ
プ層５はＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor D
eposition)によって順次連続エピタキシーする。
【００１７】そして、ゲート電極形成部においてキャッ
プ層５と、これの下の電子供給層４の上層の高不純物濃
度層４Ｃとを化学的エッチングあるいはドライエッチン
グ等によって除去して電子供給層４の低不純物濃度層４
Ｂを外部に露呈し、此処にショットキーメタルによるゲ
ート電極６を形成する。
プ層５と、これの下の電子供給層４の上層の高不純物濃
度層４Ｃとを化学的エッチングあるいはドライエッチン
グ等によって除去して電子供給層４の低不純物濃度層４
Ｂを外部に露呈し、此処にショットキーメタルによるゲ
ート電極６を形成する。
【００１８】一方、このゲート電極６を挟んでその両側
のキャップ層５上にオーミック電極によるソース及びド
レイン各電極７及び８を形成する。
のキャップ層５上にオーミック電極によるソース及びド
レイン各電極７及び８を形成する。
【００１９】図３Ｃにこの本発明によるＨＥＭＴのキャ
ップ層５−電子供給層４−チャネル層によるヘテロ接合
部の伝導帯Ｅｃのバンドモデルを示す。この図から分か
るように、この場合、電子供給層４の各接合の形成側に
おいては高不純物濃度とされていることによって各接合
の障壁の厚さは小となる。したがってソース電極７から
のキャップ層５−電子供給層４−チャネル層３間にトン
ネル電流が効率良く生じ、これによってソース抵抗の低
減化をはかることができる。
ップ層５−電子供給層４−チャネル層によるヘテロ接合
部の伝導帯Ｅｃのバンドモデルを示す。この図から分か
るように、この場合、電子供給層４の各接合の形成側に
おいては高不純物濃度とされていることによって各接合
の障壁の厚さは小となる。したがってソース電極７から
のキャップ層５−電子供給層４−チャネル層３間にトン
ネル電流が効率良く生じ、これによってソース抵抗の低
減化をはかることができる。
【００２０】なお、上述した例では、電子供給層４の不
純物濃度分布を、それぞれ不純物濃度の異なる層を積層
したすなわち濃度分布が階段的に変化する分布とした場
合であるが、電子供給層４のエピタキシャル成長中に漸
次供給不純物の量を変化させることによって高不純物濃
度−低不純物濃度−高不純物濃度の濃度変化が漸次生じ
るようにすることもできる。
純物濃度分布を、それぞれ不純物濃度の異なる層を積層
したすなわち濃度分布が階段的に変化する分布とした場
合であるが、電子供給層４のエピタキシャル成長中に漸
次供給不純物の量を変化させることによって高不純物濃
度−低不純物濃度−高不純物濃度の濃度変化が漸次生じ
るようにすることもできる。
【００２１】また、上述の例では、ＡｌＧａＡｓ／Ｇａ
Ａｓ系のＨＥＭＴとした場合の一例であるが、他の各種
ＨＥＭＴに本発明を適用することができる。
Ａｓ系のＨＥＭＴとした場合の一例であるが、他の各種
ＨＥＭＴに本発明を適用することができる。
【００２２】図２に、ＡｌＩｎＡｓ／ＧａＩｎＡｓ系の
ＨＥＭＴを構成した場合の一例の略線的断面図を示す。
ＨＥＭＴを構成した場合の一例の略線的断面図を示す。
【００２３】この例では、例えば半絶縁性のＩｎＰ単結
晶基体１上に、アンドープＩｎＡｌＡｓのバッファ層
９、アンドープのＩｎＧａＡｓチャネル層２、アンドー
プのＩｎＡｌＡｓスペーサ層３、ｎ型ＩｎＡｌＡｓの電
子供給層４、ｎ型ＩｎＧａＡｓキャップ層５を順次エピ
タキシャル成長する。
晶基体１上に、アンドープＩｎＡｌＡｓのバッファ層
９、アンドープのＩｎＧａＡｓチャネル層２、アンドー
プのＩｎＡｌＡｓスペーサ層３、ｎ型ＩｎＡｌＡｓの電
子供給層４、ｎ型ＩｎＧａＡｓキャップ層５を順次エピ
タキシャル成長する。
【００２４】そして、この場合においても、この電子供
給層４を、その厚さ方向に関して、順次高不純物濃度−
低不純物濃度−高不純物濃度の濃度分布を有する構成と
する。この例においても下層の高不純物濃度層４Ａと、
低不純物濃度層４Ｂと、上層の高不純物濃度層４Ｃとを
順次積層形成した場合である。
給層４を、その厚さ方向に関して、順次高不純物濃度−
低不純物濃度−高不純物濃度の濃度分布を有する構成と
する。この例においても下層の高不純物濃度層４Ａと、
低不純物濃度層４Ｂと、上層の高不純物濃度層４Ｃとを
順次積層形成した場合である。
【００２５】ここに、下層の高不純物濃度層４Ａは例え
ば厚さ２０ｎｍの３×１０18atoms/cm3 の不純物濃度と
し、低不純物濃度層４Ｂは例えば厚さ３５ｎｍの１×１
０18atoms/cm3 の不純物濃度とし、上層の高不純物濃度
層４Ａは例えば厚さ１０ｎｍの４×１０18atoms/cm3 の
不純物濃度とする。
ば厚さ２０ｎｍの３×１０18atoms/cm3 の不純物濃度と
し、低不純物濃度層４Ｂは例えば厚さ３５ｎｍの１×１
０18atoms/cm3 の不純物濃度とし、上層の高不純物濃度
層４Ａは例えば厚さ１０ｎｍの４×１０18atoms/cm3 の
不純物濃度とする。
【００２６】これら、バッファ層９、チャネル層２、ス
ペーサ層３、電子供給層４すなわち下層の高不純物濃度
層４Ａ、低不純物濃度層４Ｂ、上層の高不純物濃度層４
Ｃ、キャップ層５は例えばＭＯＣＶＤによって順次連続
エピタキシーする。
ペーサ層３、電子供給層４すなわち下層の高不純物濃度
層４Ａ、低不純物濃度層４Ｂ、上層の高不純物濃度層４
Ｃ、キャップ層５は例えばＭＯＣＶＤによって順次連続
エピタキシーする。
【００２７】そして、この場合においても、ゲート電極
形成部においてキャップ層５と、これの下の電子供給層
４の上層高不純物濃度層４Ｃとを化学的エッチングある
いはドライエッチング等によって除去して電子供給層４
の低不純物濃度層４Ｂを外部に露呈し、此処にショット
キーメタルによるゲート電極６を形成する。
形成部においてキャップ層５と、これの下の電子供給層
４の上層高不純物濃度層４Ｃとを化学的エッチングある
いはドライエッチング等によって除去して電子供給層４
の低不純物濃度層４Ｂを外部に露呈し、此処にショット
キーメタルによるゲート電極６を形成する。
【００２８】一方、このゲート電極６を挟んでその両側
のキャップ層５上にオーミック電極によるソース及びド
レイン各電極７及び８を形成する。
のキャップ層５上にオーミック電極によるソース及びド
レイン各電極７及び８を形成する。
【００２９】なお、本発明は上述した例に限らず種々の
構成によるＨＥＭＴに適用できる。
構成によるＨＥＭＴに適用できる。
【００３０】
【発明の効果】上述の本発明によれば、電子供給層４の
ゲート電極６が設けられる部分においては、低不純物濃
度部を存在させたことにより、ゲート耐圧の向上がはか
られるものであるが、この電子供給層４の表面は高不純
物濃度とされていることにより、ソース及びチャネル間
には図５で説明したトンネル電流が生じ易く、したがっ
て、ソース抵抗の減少がはかられ、Ｇｍの改善をもはか
ることができるものであり、実用上大きな利益を有する
ものである。
ゲート電極６が設けられる部分においては、低不純物濃
度部を存在させたことにより、ゲート耐圧の向上がはか
られるものであるが、この電子供給層４の表面は高不純
物濃度とされていることにより、ソース及びチャネル間
には図５で説明したトンネル電流が生じ易く、したがっ
て、ソース抵抗の減少がはかられ、Ｇｍの改善をもはか
ることができるものであり、実用上大きな利益を有する
ものである。
【図１】本発明による高電子移動度トランジスタの一例
の略線的断面図である。
の略線的断面図である。
【図２】本発明による高電子移動度トランジスタの他の
一例の略線的断面図である。
一例の略線的断面図である。
【図３】従来及び本発明の高電子移動度トランジスタの
説明に供するバンドモデル図である。
説明に供するバンドモデル図である。
【図４】従来の高電子移動度トランジスタの略線的断面
図である。
図である。
【図５】高電子移動度トランジスタの電流通路の模式図
である。
である。
【符号の説明】 １ 基体 ２ チャネル層 ４ 電子供給層 ４Ａ 下層高濃度不純物層 ４Ｂ 低濃度不純物層 ４Ｃ 上層高濃度不純物層
Claims (1)
- 【請求項１】 化合物半導体基体上に、少なくともアン
ドープのチャネル層と電子供給層とを有する高電子移動
度トランジスタにおいて、 上記電子供給層が、厚さ方向に順次高不純物濃度−低不
純物濃度−高不純物濃度の濃度分布を有し、 上記電子供給層の上記低不純物濃度部にゲート電極が設
けられたことを特徴とする高電子移動度トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3549393A JPH06252175A (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | 高電子移動度トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3549393A JPH06252175A (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | 高電子移動度トランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06252175A true JPH06252175A (ja) | 1994-09-09 |
Family
ID=12443277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3549393A Pending JPH06252175A (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | 高電子移動度トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06252175A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6605831B1 (en) | 1999-09-09 | 2003-08-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Field-effect semiconductor device |
| US7208777B1 (en) | 1999-09-09 | 2007-04-24 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Field-effect semiconductor device |
-
1993
- 1993-02-24 JP JP3549393A patent/JPH06252175A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6605831B1 (en) | 1999-09-09 | 2003-08-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Field-effect semiconductor device |
| US7208777B1 (en) | 1999-09-09 | 2007-04-24 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Field-effect semiconductor device |
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