JPH0714067B2 - 電界効果型トランジスタ - Google Patents

電界効果型トランジスタ

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JPH0714067B2
JPH0714067B2 JP13728385A JP13728385A JPH0714067B2 JP H0714067 B2 JPH0714067 B2 JP H0714067B2 JP 13728385 A JP13728385 A JP 13728385A JP 13728385 A JP13728385 A JP 13728385A JP H0714067 B2 JPH0714067 B2 JP H0714067B2
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semiconductor
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宏一 前澤
孝 水谷
邦博 荒井
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電界効果型トランジスタに関する。
[従来の技術] 従来、第3図を伴なって次に述べる構成を有する電界効
果型トランジスタが提案されている。
すなわち、例えばGaAsでなる半絶縁性半導体基板10上
に、例えばInsGa1-sAs(0≦s≦1)のような第1の半
導体でなり且つ1015atom/cm3以下というような十分低い
不純物濃度を有する第1の半導体層21と、その第1の半
導体層21上に形成され且つ第1の半導体層21の第1の半
導体に比し小さな電子親和力を有する例えばAltGa1-tAs
のような第2の半導体でなるとともに1015atom/cm3以下
というような十分低い不純物濃度を有する第2の半導体
層22とを有する半導体積層体20が、例えば分子線エピタ
キシャル法によって形成されている。
そして、その半導体積層体20上に、例えばInxGa1-xAsの
ような第1の半導体層21の第1の半導体と同じ電子親和
力を有する、または例えばGeのような第1の半導体層21
の第1の半導体に比し大なる電子親和力を有する第3の
半導体でなり、且つ第1及び第2の半導体層21及び22に
比し高いn型不純物濃度を有する第3の半導体層24と、
その第3の半導体層24上にそれに付されて形成された金
属でなる電極25とを有する第1のストライプ状体31が、
局部的に、形成されている。
また、半導体積層体内20に、第1のストライプ状体31を
幅方向に挟んだ両位置において、第1及び第2の半導体
層21及び22に比し高いn型不純物濃度を有する第1及び
第2の半導体領域41及び42が、第2の半導体層22の表面
側から少なくとも第1の半導体層21内に達する深さに、
局部的に、例えばBeイオンの打込みによって形成されて
いる。この場合、第1及び第2の半導体領域41及び42
は、その内側端が、第1のストライプ状体31の第3の半
導体層24の外側端に対応する位置またはその近傍まで延
長している。
さらに、第1及び第2の半導体領域41及び42に、第1及
び第2の電極51及び52がそれぞれオーミックに連結され
ている。
よって、第1及び第2の半導体領域41及び42をそれぞれ
ソース領域及びドレイン領域とし、半導体積層体20の第
1の半導体層21の、第1及び第2の半導体領域41及び42
間の領域をnチャンネル形成用層とし、第1及び第2の
電極51及び52をそれぞれソース電極及びドレイン電極と
し、第1のストライプ状体31をゲート部とし、その電極
25をゲート電極としているnチャンネル電界効果型トラ
ンジスタが構成されている。
以上が、従来提案されている電界効果型トランジスタの
構成である。
このような構成を有する従来の電界効果型トランジスタ
によれば、ゲート部のゲート電極としての第1のストラ
イプ状体31の電極25に、ソース領域としての第1の半導
体領域41、従って、ソース電極としての第1の電極51を
基準とした制御電圧が印加されていない状態で、また
は、制御電圧が、所定の値(閾値電圧)よりも低い値で
印加されている状態では、半導体積層体20を構成してい
る第1の半導体層21の、nチャンネル形成用層としての
第1及び第2の半導体領域41及び42間の領域の第2の半
導体層22側に、2次元電子ガス形成層としてのnチャン
ネル61は形成されていず、よって、ソース領域としての
第1の半導体領域41と、ドレイン領域としての第2の半
導体領域42との間、従って、ソース電極としての第1の
電極51と、ドレイン電極としての第2の電極52との間が
オフ状態である。
しかしながら、このような状態から、ゲート電極として
のストライプ状体31の電極25に、制御電圧が、上述した
閾値電圧以上の高い値で印加されれば、第1及び第2の
半導体領域41及び42のいずれか一方または双方から、電
子が、nチャンネル形成用層としての、第1の半導体層
21の第1及び第2の半導体領域41及び42間の領域の第2
の半導体層22側に蓄積し、よって、第1の半導体層21
の、nチャンネル形成用層としての第1及び第2の半導
体領域41及び42間の領域の第2の半導体層22側に、2次
元電子ガス形成層としてのnチャンネル層61が形成さ
れ、よって、ソース電極としての第1の電極51と、ドレ
イン電極としての第2の電極52との間が、オン状態にな
る。
また、そのオン状態において、上述した制御電圧の値を
大にまたは小に変更すれば、これに応じて、nチャンネ
ル層61に蓄積される電子の量が大にまたは小に変更す
る。
このため、ソース電極としての第1の電極51と、ドレイ
ン電極としての第2の電極52との間に、負荷を通じて、
所要の電源を接続した状態で、ソース電極としての第1
の電極51と、ゲート電極としての電極25との間に制御電
圧を印加させることによって、その制御電圧の値に応じ
て制御された電流を、負荷に供給することができる、と
いうnチャンネル型の電界効果型トランジスタとしての
機能が得られる。
[発明が解決しようとする問題点] 第3図で上述した従来の電界効果型トランジスタの場
合、ゲート部を構成している第3の半導体層24が、その
上に形成されているゲート電極としての電極25ととも
に、ストライプ状体31を構成し、このため、第3の半導
体層24をエッチング処理によって形成する必要があり、
そして、そのエッチング処理による第3の半導体層24の
形成に、高い精度を必要とするため、電界効果型トラン
ジスタを容易に製造することができない、という欠点を
有していた。
また、第3図に示す従来の電界効果型トランジスタの場
合、ソース領域及びドレイン領域としての第1及び第2
の半導体領域41及び42が、ソース電極としての第1の電
極51とドレイン電極としての第2の電極52とのそれぞれ
と、ゲート部としてのストライプ状体31との間におい
て、外部に露呈しているため、半導体領域41及び42、従
って、第2の半導体層22の第2の半導体を、空気中で安
定な半導体にしなければならないという制限を有し、従
って、第2の半導体層22の第2の半導体が、AltGa1-tAs
でなる場合、そのtを1に近いものとすることができな
いという制限を有し、よって、電界効果型トランジスタ
を所望の特性を有するものとして製造するのに制限を有
していた、という欠点を有していた。
よって、本発明は、上述した欠点のない、新規な電界効
果型トランジスタを提案するものである。
[問題を解決するための手段] 本発明による電界効果型トランジスタは、(i)半絶縁
性半導体基板上に、第1の半導体でなり且つ十分低い不
純物濃度を有する第1の半導体層と、その第1の半導体
層上に形成され且つ上記第1の半導体に比し小さな電子
親和力を有するまたは上記第1の半導体に比し大なる電
子親和力とバンドギャップとの和を有する第2の半導体
でなるとともに十分低い不純物濃度を有する第2の半導
体層とを有する第1の半導体積層体が形成され、(ii)
上記第1の半導体積層体上に、上記第1の半導体層の第
1の半導体と同じまたは上記第1の半導体に比し大なる
電子親和力を有する第3の半導体でなるとともに上記第
1及び第2の半導体層に比し高い不純物濃度を有する第
3の半導体層が、上記第1の半導体積層体上にそれを覆
って上記第1の半導体積層体とで第2の半導体積層体を
形成するように、積層して形成され、(iii)上記第2
の半導体積層体上に、上記第3の半導体層に付されたス
トライプ状の電極が形成され、(iv)上記第2の半導体
積層体内に、(a)上記電極を幅方向に挟んだ両位置に
おいて、上記第1及び第2の半導体層に比し高い上記第
3の半導体層と同じ導電型の不純物濃度を有する第1及
び第2の半導体領域が、上記第2の半導体積層体の表面
側から、少なくとも上記第1の半導体積層体内に達する
深さに、局部的に、形成されているとともに、(b)上
記電極を幅方向に挟んだ両位置の上記第1及び第2の半
導体領域からそれぞれみた上記電極側において、第1及
び第2の絶縁化領域が、少なくとも上記第1の半導体積
層体内に達する深さに、局部的にそれぞれ形成され、
(v)よって、上記第1及び第2の半導体領域をそれぞ
れソース領域及びドレイン領域とし、上記第1の半導体
層の上記第1及び第2の半導体領域間の領域をチャンネ
ル形成用層とし、上記電極をゲート電極としている。
[作用・効果] 上述した本発明による電界効果型トランジスタの場合、
第3図で上述した従来の電界効果型トランジスタに準じ
て、判絶縁性半導体基板上に、第1及び第2の半導体層
を有する第1の半導体積層体が形成され、その第1の半
導体積層体上に第3の半導体層が第1の半導体積層体と
で第2の半導体積層体を形成するように形成され、その
第2の半導体積層体上に、電界効果型トランジスタのゲ
ート電極としてのストライプ状の電極が形成され、ま
た、第2の半導体積層体内に、ゲート電極としての電極
を挟んだ両位置において、電界効果型トランジスタのソ
ース領域及びドレイン領域としての第1及び第2の半導
体領域が少なくとも、第1の半導体層内に達する深さに
形成されている構成を有するので、詳細説明は省略する
が、第3図で上述した従来の電界効果型トランジスタの
場合と同様の機能が得られる。
しかしながら、本発明による電界効果型トランジスタに
よれば、第3の半導体層が、第1の半導体積層体上にそ
れを覆って第1の半導体積層体とで第2の半導体積層体
を形成するように、積層して形成され、そして、第2の
半導体積層体内に、ゲート電極としての電極を挟んだ両
位置の第1及び第2の半導体領域からみてゲート電極と
しての電極側において、第1及び第2の絶縁化領域が少
なくとも第1の半導体積層体内に達する深さに形成され
ていることから、第3図で上述した従来の電界効果型ト
ランジスタの欠点を有しない。
[実施例1] 次に、第1図を伴って本発明による電界効果型トランジ
スタの第1の実施例を述べよう。
第1図において、第3図との対応部分には同一符号を付
し、詳細説明を省略する。
第1図に示す本発明による電界効果型トランジスタは、
第3図で上述した従来の電界効果型トランジスタにおい
て、第3の半導体層24が第1の半導体積層体20上にそれ
をその全域に亘って覆って第1の半導体積層体20とで第
2の半導体積層体26を形成するように、積層して形成さ
れ、また、第1及び第2の半導体領域41及び42が、第2
の半導体積層体26内に、その表面側から、少なくとも第
1の半導体積層体20の第1の半導体層21内に達する深さ
に形成され、さらに、第2の半導体積層体26内に、ゲー
ト電極としての電極25を挟んだ両位置の第1及び第2の
半導体領域41及び42からそれぞれみたゲート電極として
の電極25側において、第1及び第2の絶縁化領域71及び
72が、ゲート電極としての電極25及び他のマスク層を用
いた例えばBのイオン注入によって、局部的にそれぞれ
形成されていることを除いて、第3図で上述した従来の
電界効果型トランジスタと同様の構成を有する。
以上が、本発明による電界効果型トランジスタの第1の
実施例の構成である。
このような構成を有する本発明による電界効果型トラン
ジスタによれば、それが、上述した事項を除いて、第3
図で上述した従来の電界効果型トランジスタの場合と同
様に構成を有するので、詳細説明は省略するが、第3図
に示す従来の電界効果型トランジスタについて前述した
欠点を有することなしに、第3図に上述した従来の電界
効果型トランジスタの場合と同様の機能が得られる。
[実施例2] 次に、第2図を伴って本発明による電界効果型トランジ
スタの第2の実施例を述べよう。
第2図において、第1図との対応部分には同一符号を付
し、詳細説明を省略する。
第2図に示す本発明による電界効果型トランジスタは、
第1図に示す本発明による電界効果型トランジスタにお
いて、第2の半導体層22の第2の半導体が第1の半導体
層21の第1の半導体に比し大なる電子親和力とバンドギ
ャップとの和を有し、また、第3の半導体層24がp型で
なり、さらに、これに応じて、第1及び第2の半導体領
域41及び42がp型であることを除いて、第1に示す本発
明による電界効果型トランジスタの場合と同様の構成を
有する。
なお、第2図に示す本発明による電界効果型トランジス
タの場合も、第1及び第2の絶縁化領域71及び72を、第
1図に示す本発明による電界効果型トランジスタについ
て述べたと同様に例えばBのイオン注入によって形成し
得る。
以上が、本発明による電界効果型トランジスタの第2の
実施例の構成である。
このような構成を有する本発明による電界効果型トラン
ジスタによれば、それが上述した事項を除いて、第1図
に示す本発明による電界効果型トランジスタと同様の構
成を有するので、詳細説明は省略するが、pチャンネル
型の電界効果型トランジスタとしての機能が、第1図に
示す本発明による電界効果型トランジスタの第1の実施
例の場合と同様に第3図に示す従来の電界効果型トラン
ジスタについて前述した欠点に準じた欠点を有すること
なしに得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による電界効果型トランジスタの第1
の実施例を示す略線的断面図である。 第2図は、本発明による電界効果型トランジスタの第2
の実施例を示す略線的断面図である。 第3図は、従来の電界効果型トランジスタを示す略線的
断面図である。 10……半絶縁性基板 20……半導体積層体 21……第1の半導体層 22……第2の半導体層 24……第3の半導体層 25……電極 26……半導体積層体 41……第1の半導体領域 42……第2の半導体領域 51……第1の電極 52……第2の電極 71……第1の絶縁化領域 72……第2の絶縁化領域

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半絶縁性半導体基板上に、第1の半導体で
    なり且つ十分低い不純物濃度を有する第1の半導体層
    と、その第1の半導体層上に形成され且つ上記第1の半
    導体に比し小さな電子親和力を有するまたは上記第1の
    半導体に比し大なる電子親和力とバンドギャップとの和
    を有する第2の半導体でなるとともに十分低い不純物濃
    度を有する第2の半導体層とを有する第1の半導体積層
    体が形成され、 上記第1の半導体積層体上に、上記第1の半導体層の第
    1の半導体と同じまたは上記第1の半導体に比し大なる
    電子親和力を有する第3の半導体でなるとともに上記第
    1及び第2の半導体層に比し高い不純物濃度を有する第
    3の半導体層が、上記第1の半導体積層体上にそれを覆
    って上記第1の半導体積層体とで第2の半導体積層体を
    形成するように、積層して形成され、 上記第2の半導体積層体上に、上記第3の半導体層に付
    されたストライプ状の電極が形成され、 上記第2の半導体積層体内に、(a)上記電極を幅方向
    に挟んだ両位置において、上記第1及び第2の半導体層
    に比し高い上記第3の半導体層と同じ導電型の不純物濃
    度を有する第1及び第2の半導体領域が、上記第2の半
    導体積層体の表面側から、少なくとも上記第1の半導体
    積層体の上記第1の半導体層内に達する深さに、局部的
    に、形成されているとともに、(b)上記電極を幅方向
    に挟んだ両位置の上記第1及び第2の半導体領域からそ
    れぞれみた上記電極側において、第1及び第2の絶縁化
    領域が、少なくとも上記第1の半導体積層体内に達する
    深さに、局部的にそれぞれ形成され、 よって、上記第1及び第2の半導体領域をそれぞれソー
    ス領域及びドレイン領域とし、上記第1の半導体層の上
    記第1及び第2の半導体領域間の領域をチャンネル形成
    用層とし、上記電極をゲート電極としていることを特徴
    とする電界効果型トランジスタ。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の電界効果型ト
    ランジスタにおいて、 上記第2の半導体層の第2の半導体が、上記第1の半導
    体層の第1の半導体に比し小さな電子親和力を有し、 上記第3の半導体層がn型でなり、 よって、上記電界効果型トランジスタが、nチャンネル
    型に構成されていることを特徴とする電界効果型トラン
    ジスタ。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項記載の電界効果型ト
    ランジスタにおいて、 上記第2の半導体層の第2の半導体が、上記第1の半導
    体層の第1の半導体に比し大なる親和力とバンドギャッ
    プとの和を有し、 上記第3の半導体層がp型でなり、 よって、上記電界効果型トランジスタが、pチャンネル
    型に構成されていることを特徴とする電界効果型トラン
    ジスタ。
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