JPH07147395A - 電界効果型半導体装置 - Google Patents

電界効果型半導体装置

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JPH07147395A
JPH07147395A JP31258491A JP31258491A JPH07147395A JP H07147395 A JPH07147395 A JP H07147395A JP 31258491 A JP31258491 A JP 31258491A JP 31258491 A JP31258491 A JP 31258491A JP H07147395 A JPH07147395 A JP H07147395A
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JP
Japan
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semiconductor
layer
channel layer
field effect
electron affinity
Prior art date
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Pending
Application number
JP31258491A
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
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 素子動作時に、ゲート電極の直下を通過する
電子は、高濃度に不純物がド−プされたチャネル層を通
ることにより発生する雑音を低減し、雑音指数の大幅な
向上を図ることを目的とする。 【構成】 半導体基板10上に、第1の半導体からなる
バッファ層4、この第1の半導体より電子親和力が大き
い第2の半導体からなるアンド−プのチャネル層3、前
記第1の半導体より電子親和力が大きい第3の半導体か
らなるチャネル層2、前記第2、第3の半導体より電子
親和力が小さい第4の半導体層1、及び第5の半導体か
らなるキャップ層5を備え、前記キャップ層5に接続す
る1対の電極6、7と、この電極内の前記第4の半導体
層1に配設されたゲート電極8とを設けてなる電界効果
型半導体装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電界効果型半導体装置
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工場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。そ
のため、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。
【0003】図3は、従来この種電界効果型トランジス
タの構造を示す断面図である。
【0004】図3において、10は半絶縁性GaAs基
板、4はこの基板10上に設けられたGaAs半導体か
らなる障壁層を兼ねるバッファ層、2はバッファ層4上
に設けられたn型の不純物が高濃度にド−プされたn型
InGaAs半導体からなるチャネル層、1はこのチャ
ネル層2上に設けられたn型AlGaAs半導体層、5
はこのn型AlGaAs半導体層1上に設けられたn型
GaAs半導体からなるキャップ層である。
【0005】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はソース電極6とドレイン電極7間のn型AlG
aAs半導体層1とショットキ接続するゲート電極であ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3に
示した電界効果型トランジスタのように、高濃度に不純
物をド−プしたチャネル層を用いたものにおいては、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
問題があった。
【0007】これは、電界効果型トランジスタでは、素
子動作時に、ゲート電極8の直下を通過する電子は、高
濃度に不純物がド−プされたチャネル層2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る。
【0008】本発明は、上述した問題点を解決し、雑音
指数の大幅な向上を図ることをその課題とする
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
に、第1の半導体からなるバッファ層、この第1の半導
体より電子親和力が大きい第2の半導体からなるアンド
−プのチャネル層、前記第1の半導体より電子親和力が
大きい第3の半導体からなるチャネル層、前記第2、第
3の半導体より電子親和力が小さい第4の半導体層、及
び第5の半導体からなるキャップ層を備え、前記キャッ
プ層に接続する1対の電極と、この電極内の前記第4の
半導体層に配設されたゲート電極とを設けてなる。
【0010】
【作用】本発明では、素子動作時、ゲート電極直下を通
過する電子は、アンド−プのチャネル層を通ることによ
り、雑音の発生が抑制される。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1及び図2を参照
して説明する。図1は、本発明の一実施例を示す断面
図、図2は、本発明のゲート電極直下の伝導体バンド構
造の模式図である。
【0012】尚、図3と同一構成部分には同一符号を付
す。
【0013】図1に示すように、10は、半絶縁性Ga
As基板、4はGaAs半導体からなる障壁層を兼ねる
バッファ層である。
【0014】3は、本発明の特徴とするところのチャネ
ル層であり、バッファ層4のGaAs半導体より電子親
和力が大きいアンド−プのInGaAs半導体にて構成
され、上記バッファ層4上に設けられる。
【0015】2は上記バッファ層4のGaAs半導体よ
り電子親和力が大きいn型不純物を高濃度にド−プした
n型AlGaAs半導体層からなるチャネル層で、チャ
ネル層3上に設けられる。
【0016】そして、このチャネル層2上にチャネル層
2、3より電子親和力が小さいn型AlGaAs半導体
層1、このn型AlGaAs1上にn型GaAs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1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。
【0017】上述したように、本発明の特徴とするとこ
ろは、バッファ層4とチャネル層2との間にアンド−プ
のInGaAsからなるチャネル層3を挿入したことに
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図2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。
【0018】本発明の第1の具体的実施例について説明
する。
【0019】上記キャップ層5を構成するn型GaAs
半導体層のn型不純物濃度をn=3×1018cm-3に設
定し、また膜厚を800Åとする。
【0020】また、n型AlGaAs半導体層1のn型
不純物濃度をn=1×1018cm-3に設定し、この膜厚
を300Åとする。
【0021】チャネル層2は、n型InxGa1-xAs
(xはIn組成パラメータ)で構成し、その不純物濃度
をn=2.5×1018cm-3と設定する。
【0022】チャネル層3は、アンド−プのInxGa
1-xAs(xはIn組成パラメータ)で構成する。
【0023】そして、チャネル層2のIn組成パラメー
タxを0.15、膜厚50ÅとしたものをA群とし、I
n組成パラメータxを0.15、膜厚100Åとしたも
のをB群とし、Inの組成パラメータx=0.20、膜
厚50ÅとしたものをC群とする。
【0024】尚、チャネル層3のInの組成パラメータ
xの組成は夫々チャネル層2の上記群と同じくして、ア
ンド−プInxGa1-xAsの膜厚Dを0、20Å、50
Å、100Å、120Å、150Åと変化させて、上記
サンプルをMBE法で夫々の半導体層を成長させ、ゲー
ト長0.2μmの電界効果型トランジスタを作成した。
その各電界効果型トランジスタを、12GHz(Vds
=2V、Ids=10mA)での最小雑音指数NFmi
nを比較した結果を表1に示す。
【0025】
【表1】
【0026】表1より、図3に示した従来構造(D=0
Å)のものでは、NFminは1.0近傍である。
【0027】これに対して、本発明の構造、すなわち、
バッファ層4とチャネル層2との間にアンド−プのチャ
ネル層3を挿入したものにおいては、大幅に性能が向上
していることが分かる。
【0028】また、この第1の具体的実施例では、チャ
ネル層3の膜厚が100Åを越えると再び性能は低下し
ているので、このチャネル層3の膜厚は100Å以下が
好ましい。
【0029】次に、上記第1の実施例よりも性能が優れ
る本発明の第2の具体的実施例について説明する。
【0030】上記キャップ層5を構成するn型GaAs
半導体層のn型不純物濃度をn=3×1018cm-3に設
定し、また膜厚を800Åとする。
【0031】また、n型AlGaAs半導体層1のn型
不純物濃度をn=1×1018cm-3に設定し、この膜厚
を300Åとする。
【0032】チャネル層2は、n型InxGa1-xAs
(xはIn組成パラメータ)で構成する。そして、チャ
ネル層2のIn組成パラメータxを0.15、n型不純
物濃度をn=2.5×1018cm-3、チャネル層2及び
3の合計膜厚を150ÅとしたものをD群とし、In組
成パラメータxを0.20、n型不純物濃度をn=2.
5×1018cm-3、チャネル層2及び3の合計膜厚を1
50ÅとしたものをE群とし、In組成パラメータxを
0.15、n型不純物濃度をn=4×1018cm -3、チ
ャネル層2及び3の合計膜厚を150ÅとしたものをF
群とし、In組成パラメータxを0.15、n型不純物
濃度をn=2.5×1018cm-3、チャネル層2及び3
の合計膜厚を100ÅとしたものをG群とする。
【0033】チャネル層3は、アンド−プのInxGa
1-xAs(xはIn組成パラメータ)で構成する。
【0034】尚、チャネル層3のInの組成パラメータ
xの組成は夫々チャネル層2の上記群と同じくして、n
型InxGa1-xAsの膜厚D’を10Å、20Å、30
Å、40Å、50Å、70Åと変化させて、上記サンプ
ルをMBE法で夫々の半導体層を成長させ、ゲート長
0.2μmの電界効果型トランジスタを作成した。その
各電界効果型トランジスタを、12GHz(Vds=2
V、Ids=10mA)での最小雑音指数NFminを
比較した結果を表2に示す。
【0035】
【表2】
【0036】表2より、本発明の構造、すなわち、バッ
ファ層4とチャネル層2との間にアンド−プのチャネル
層3を挿入したものにおいては、大幅に性能が向上して
いることに加えて、この第2の具体的実施例は、第1の
具体的実施例のものよりも、性能が優れていることも分
かる。
【0037】また、この第2の具体的実施例では、チャ
ネル層2の膜厚が30Åを越えると再び性能は低下して
いるので、このチャネル層2の膜厚は30Å以下が好ま
しい。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ゲート電極直下での雑音の発生を抑制でき、雑音指数の
大幅な向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の断面図である。
【図2】本発明のゲート電極直下の伝導体バンド構造の
模式図である。
【図3】従来の電界効果型トランジスタの断面図であ
る。
【符号の説明】
1・・・n型AlGaAs半導体層 2・・・チャネル層 3・・・チャネル層 4・・・バッファ層 5・・・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・・・半絶縁性GaAs基板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に、第1の半導体からなる
    バッファ層、この第1の半導体より電子親和力が大きい
    第2の半導体からなるアンド−プのチャネル層、前記第
    1の半導体より電子親和力が大きい第3の半導体からな
    るチャネル層、前記第2、第3の半導体より電子親和力
    が小さい第4の半導体層、及び第5の半導体からなるキ
    ャップ層を備え、前記キャップ層に接続する1対の電極
    と、この電極内の前記第4の半導体層に配設されたゲー
    ト電極とを設けてなる電界効果型半導体装置。
JP31258491A 1991-11-27 1991-11-27 電界効果型半導体装置 Pending JPH07147395A (ja)

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JP31258491A JPH07147395A (ja) 1991-11-27 1991-11-27 電界効果型半導体装置

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JP (1) JPH07147395A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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