JPH09298294A - Heterojunction field-effect transistor - Google Patents

Heterojunction field-effect transistor

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JPH09298294A
JPH09298294A JP8130075A JP13007596A JPH09298294A JP H09298294 A JPH09298294 A JP H09298294A JP 8130075 A JP8130075 A JP 8130075A JP 13007596 A JP13007596 A JP 13007596A JP H09298294 A JPH09298294 A JP H09298294A
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JP
Japan
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layer
source
channel layer
electrode
effect transistor
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JP8130075A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsushi Akasaki
達志 赤▲崎▼
英明 ▲高▼柳
Hideaki Takayanagi
Junsaku Nitta
淳作 新田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the contact resistance, by making the source and drain electrodes of an ordinary conductive metal and forming a direct Ohmic contact of a channel layer to the source and drain electrodes. SOLUTION: Source and drain electrode-forming parts are etched down to an InAlAs layer 10, a source and drain electrode metals 1, 2 are contacted with the side face of an InAs layer 6 such that this layer 6 is inserted into an InGaAs channel layer of the conventional reverse structure HEMT as deep as several nanometers and two-dimensional electron channel layer is formed in this layer 6. The electrons incident to the two-dimensional channel layer from the source electrode metal is free from scattering until arriving at below the gate electrode, and hence they harristically run to below the electrode with keeping a high energy. Thus, it is possible to improve electron velocity and mutual conductance.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、InAlAs ゲートコ
ンタクト層/InGaAs チャネル層/InAlAs キャリア供給
層/InAlAs バッファ層を有する高電子移動度トランジ
スタに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high electron mobility transistor having an InAlAs gate contact layer / InGaAs channel layer / InAlAs carrier supply layer / InAlAs buffer layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】InAlAs ゲートコンタクト層/InGaAs チ
ャネル層/InAlAs キャリア供給層/InAlAs バッファ層
を有する高電子移動度トランジスタの断面構造を第7図
(a)に示す。12はアロイオーミック電極(ソー
ス)、13はアロイオーミック電極(ドレイン)、14
は金属ゲート電極、15はアロイにより合金化させた領
域、4はノンドープの InAlAs 層、16はノンドープの
InGaAs 層、8はノンドープの InAlAs 層、9はn型 I
nAlAs 層、10はノンドープの InAlAs 層、11はInP
基板である。このように、チャネル層の下にキャリア供
給層を持つ高電子移動度トランジスタ(HEMT)は、
通常、逆構造HEMTと呼ばれている。この構造にゲー
ト電圧を印加し、二次元電子チャネル層を形成したとき
のバンドダイヤグラムを第7図(b)に示す。なお、図
においてE0〜E4は、チャネル層における量子準位を示
している。この構造は、二次元電子チャネル層がゲート
に近づくために、チャネル層の上にキャリア供給層を持
つ順構造HEMTよりも優れたデバイス特性を示すこと
が知られている。
2. Description of the Related Art A cross-sectional structure of a high electron mobility transistor having an InAlAs gate contact layer / InGaAs channel layer / InAlAs carrier supply layer / InAlAs buffer layer is shown in FIG. 7 (a). 12 is an alloy ohmic electrode (source), 13 is an alloy ohmic electrode (drain), 14
Is a metal gate electrode, 15 is a region alloyed with an alloy, 4 is a non-doped InAlAs layer, and 16 is a non-doped
InGaAs layer, 8 undoped InAlAs layer, 9 n-type I
nAlAs layer, 10 is undoped InAlAs layer, 11 is InP
It is a substrate. Thus, a high electron mobility transistor (HEMT) having a carrier supply layer below a channel layer is
It is usually called a reverse structure HEMT. A band diagram when a gate voltage is applied to this structure to form a two-dimensional electron channel layer is shown in FIG. 7 (b). In the figure, E 0 to E 4 represent quantum levels in the channel layer. It is known that this structure exhibits better device characteristics than the forward structure HEMT having a carrier supply layer on the channel layer because the two-dimensional electron channel layer approaches the gate.

【0003】二次元電子チャネル層とソースおよびドレ
イン電極となる金属は、できるだけ低いコンタクト抵抗
になるようにオーミック接触させる必要がある。通常、
オーミック接触の方法として、図7に示したアロイオー
ミック法か図8に示したノンアロイオーミック法が用い
られている。アロイオーミック法は、例えば電極として
AuGe を形成した後、試料を高温に加熱し、AuGe と半導
体の合金層をチャネル層までシンターさせて、二次元電
子チャネル層とオーミック接触させている。
It is necessary to make ohmic contact between the two-dimensional electron channel layer and the metal to be the source and drain electrodes so that the contact resistance is as low as possible. Normal,
As the ohmic contact method, the alloy ohmic method shown in FIG. 7 or the non-alloy ohmic method shown in FIG. 8 is used. The alloy ohmic method is used as an electrode, for example.
After forming AuGe, the sample is heated to a high temperature to sinter the alloy layer of AuGe and the semiconductor to the channel layer and make ohmic contact with the two-dimensional electron channel layer.

【0004】一方、ノンアロイオーミック法は、ソース
およびドレイン電極金属と InAlAsゲートコンタクト層
の間にn型 InGaAs 層/n型 InAlAs 層を挿入すること
により、InAlAs ゲートコンタクト層に延びる空乏層厚
を低減し、鏡像効果とトンネル電流の増加により、オー
ミック接触を可能にしている。しかしながら、いずれの
方法においても、ソースおよびドレイン電極金属と二次
電子チャネル層の間には、合金層や空乏層が存在するた
め、電極金属から二次電子チャネル層へ移行する電子の
持つ高いエネルギーは、これらの層での散乱過程により
緩和されてしまっていた。
On the other hand, the non-alloy ohmic method reduces the thickness of the depletion layer extending to the InAlAs gate contact layer by inserting an n-type InGaAs layer / n-type InAlAs layer between the source and drain electrode metals and the InAlAs gate contact layer. However, ohmic contact is made possible by the mirror effect and increase in tunnel current. However, in either method, since an alloy layer or a depletion layer exists between the source and drain electrode metals and the secondary electron channel layer, the high energy of the electrons transferred from the electrode metal to the secondary electron channel layer is present. Was relaxed by the scattering process in these layers.

【0005】また、逆構造HEMTの場合には、ソー
ス、ドレイン電極と二次元電子チャネル層の間にノンド
ープの InAlAs ゲートコンタクト層が存在するため、ソ
ース、ドレイン電極と二次元電子チャネル層をコンタク
トするためには、AuGe 系のアロイオーミック電極が不
可欠であった。この場合、(i)微細パターンでの低コ
ンタクト抵抗化が難しいこと、(ii)均一性、再現性に
乏しい、(iii)熱に対しての経時変化が大きい等の問
題があった。
In the case of the inverse structure HEMT, since the non-doped InAlAs gate contact layer exists between the source / drain electrode and the two-dimensional electron channel layer, the source / drain electrode contacts the two-dimensional electron channel layer. For this purpose, AuGe-based alloy ohmic electrodes were indispensable. In this case, there are problems that (i) it is difficult to reduce the contact resistance in a fine pattern, (ii) the uniformity and reproducibility are poor, and (iii) the change with time due to heat is large.

【0006】一方、この系の雑音指数Fは、以下の式で
表される。
On the other hand, the noise figure F of this system is expressed by the following equation.

【0007】[0007]

【数1】 [Equation 1]

【0008】ここで、Kfはフィッティングファクタ、
ωは周波数、CGSはソース・ゲート間容量、gmは相互
コンダクタンス、RGはゲート抵抗、RSはソース抵抗で
ある。この式からわかるように、雑音指数は、ゲート抵
抗RGとソース抵抗RSの大きさによって雑音指数Fは大
きく影響されるため、これらの抵抗値の低減が必要とな
る。ソース抵抗の低減は、コンタクト抵抗の低減と移動
度の増大により実現可能である。一方、ゲート抵抗は、
スイッチング速度の向上のためのゲート電極は微細化さ
れるが、このために抵抗値は増大してしまう。このよう
に、スイッチング速度の向上と雑音指数の低減を両立さ
せることは従来は困難であった。
Where K f is a fitting factor,
ω is a frequency, C GS is a source-gate capacitance, g m is a transconductance, R G is a gate resistance, and R S is a source resistance. As can be seen from this equation, since the noise figure F is greatly affected by the magnitudes of the gate resistance R G and the source resistance R S , it is necessary to reduce these resistance values. The source resistance can be reduced by reducing the contact resistance and increasing the mobility. On the other hand, the gate resistance is
The gate electrode is miniaturized to improve the switching speed, but this increases the resistance value. As described above, it has been difficult in the past to improve the switching speed and reduce the noise figure at the same time.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、In
AlAs ゲートコンタクト層/InGaAs チャネル層/InAlAs
キャリア供給層/InAlAs バッファ層を有する従来の高
電子移動度トランジスタにおいては、雑音指数を低減す
るためには各電極でのコンタクト抵抗を下げる必要があ
るが、一方では、高速動作を確保するために微細パター
ンが必要であり、このため低コンタクト抵抗化が困難と
なっていた。これらは互いに矛盾する関係にあり、この
種のトランジスタの性能向上における問題点となってい
た。このため、本発明においては、高電子移動度トラン
ジスタの各電極部におけるオーミック接触の確保と、上
記コンタクト抵抗の低減を目的としたものである。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, In
AlAs Gate contact layer / InGaAs channel layer / InAlAs
In a conventional high electron mobility transistor having a carrier supply layer / InAlAs buffer layer, it is necessary to lower the contact resistance at each electrode in order to reduce the noise figure, but on the other hand, in order to ensure high speed operation. A fine pattern is required, which makes it difficult to reduce the contact resistance. These are in a mutually contradictory relationship, and have been a problem in improving the performance of this type of transistor. Therefore, the present invention aims to secure ohmic contact in each electrode portion of the high electron mobility transistor and to reduce the contact resistance.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1においては、ソース電極及びドレイン電
極を常伝導金属で構成し、直接二次元電子層にオーミッ
ク接触させることにより、コンタクト抵抗を減少させる
構造としている。
In order to achieve the above object, in the present invention, the source electrode and the drain electrode are made of a normal conductive metal, and the two-dimensional electron layer is directly ohmic-contacted with the contact. The structure reduces the resistance.

【0011】また、請求項2においては、ソース電極及
びドレイン電極を超伝導体で構成し、直接二次元電子層
にオーミック接触させることにより、コンタクト抵抗を
減少させ、これによりソース抵抗を減少させている。
According to the second aspect of the present invention, the source electrode and the drain electrode are made of a superconductor, and the ohmic contact with the two-dimensional electronic layer directly reduces the contact resistance, thereby reducing the source resistance. There is.

【0012】また、請求項3においては、ゲート電極を
超伝導体で構成し、チャネル層がソース電極及びドレイ
ン電極と障壁層なしに直接オーミックに接触した構造と
している。
In the third aspect, the gate electrode is made of a superconductor, and the channel layer is in direct ohmic contact with the source electrode and the drain electrode without a barrier layer.

【0013】請求項4においては、ゲート、ソースおよ
びドレインの各電極が超伝導体で構成され、かつ、チャ
ネル層がソース及びドレイン電極と直接オーミックに接
触された構造となっている。
According to a fourth aspect of the present invention, each of the gate, source and drain electrodes is made of a superconductor, and the channel layer is in direct ohmic contact with the source and drain electrodes.

【0014】請求項5においては、キャリア供給層を I
nAlAs、チャネル層を InGaAs の異種材料で構成し、か
つこれら2層が分離して形成されている場合についても
本発明は成立することを述べている。
In claim 5, the carrier supply layer is I
It is stated that the present invention is also applicable when the nAlAs and channel layers are made of different materials such as InGaAs and these two layers are formed separately.

【0015】さらに請求項6においては、上記チャネル
層内部に InAs 層を挿入することによってチャネル層の
相互コンダクタンスを向上させている。
Furthermore, in the present invention, the transconductance of the channel layer is improved by inserting an InAs layer inside the channel layer.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

【0017】[0017]

【実施の形態1】図1は、本発明の実施の形態における
素子構造の一例を示す。1はソース電極金属、2はドレ
イン電極金属、3はゲート電極金属、4はノンドープの
InAlAs層、5はノンドープの InGaAs層、6はノンドー
プの InAs層、7はノンドープのInGaAs 層、8はノンド
ープの InAlAs 層、9は n型 InAlAs 層、10はノン
ドープの InAlAs 層、11は InP 基板である。この構
造は、ソースおよびドレイン電極部分1および2を InA
lAs 層10までウェットエッチングかドライエッチング
により除去し、ソースおよびドレイン電極金属1および
2を InAs層6の側面に接触させることにより作製して
いる。InAs 層6は、図7(a)に示した従来の逆構造
HEMTの InGaAs チャネル層16中に2〜6nmの厚
さで挿入している。図1における構造では、二次元電子
チャネル層はこのInAs層6中に形成され、InAs 層6
が4nmの時に、300Kにおけるキャリア濃度ns
2.3×1012cm~2、移動度 μ=15000cm2/Vs、7
7Kにおける ns=2.3×1012cm~2、 μ=84900c
2/Vs、4.2Kにおけるns=2.3×1012cm~2
μ=110800cm2/Vsが得られた。
First Embodiment FIG. 1 shows an example of a device structure according to an embodiment of the present invention. 1 is a source electrode metal, 2 is a drain electrode metal, 3 is a gate electrode metal, 4 is undoped
InAlAs layer, 5 is a non-doped InGaAs layer, 6 is a non-doped InAs layer, 7 is a non-doped InGaAs layer, 8 is a non-doped InAlAs layer, 9 is an n-type InAlAs layer, 10 is a non-doped InAlAs layer, 11 is an InP substrate. is there. This structure uses InA for the source and drain electrode portions 1 and 2.
The lAs layer 10 is also removed by wet etching or dry etching, and the source and drain electrode metals 1 and 2 are brought into contact with the side surfaces of the InAs layer 6 to form the layer. The InAs layer 6 is inserted to a thickness of 2 to 6 nm in the InGaAs channel layer 16 of the conventional inverted structure HEMT shown in FIG. In the structure shown in FIG. 1, the two-dimensional electron channel layer is formed in the InAs layer 6 and the InAs layer 6 is formed.
Is 4 nm, the carrier concentration at 300 K is n s =
2.3 × 10 12 cm- 2 , mobility μ = 15000 cm 2 / Vs, 7
N s = 2.3 × 10 12 cm ~ 2 at 7K, μ = 84900 c
m 2 / Vs, n s at 4.2K = 2.3 × 10 12 cm ~ 2 ,
μ = 110800 cm 2 / Vs was obtained.

【0018】本構造のソース電極金属と二次元電子チャ
ネル層との界面近傍でのポテンシャル分布を模式的に示
した図を図2に示す。InAs 層のショットキーバリアハ
イトは、ほぼ零であることが確認されているが、ソース
電極金属/InAs 界面にはキャリア濃度の相違によるポ
テンシャルバリアが存在している。そのため、ソース・
ドレイン電極間に印加した電圧はこの界面に加えられる
ことになる。この時、ソース電極金属から二次元電子チ
ャネル層へトンネル過程によりポテンシャルバリアを通
過した電子は、界面に印加された電圧分だけ高いエネル
ギーを得ることになる。一方、二次元電子チャネル層に
おける電子ガスの平均自由行程は、上記の高い電子輸送
特性により、300Kで0.37μm、77Kで2.1μ
m、4.2Kでは2.8μmとなる。77K以下の平均自
由行程は、通常のソース・ゲート電極間隔(0.5〜1
μm)よりも十分に長いため、この間での散乱はない。
つまり、ソース電極金属から二次元電子チャネル層へ入
射した電子は、ゲート電極下に到達するまで散乱を受け
ないため、バリスティクにゲート電極下まで走行し、高
いエネルギーを維持することができる。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the potential distribution near the interface between the source electrode metal and the two-dimensional electron channel layer of this structure. The Schottky barrier height of the InAs layer has been confirmed to be almost zero, but there is a potential barrier due to the difference in carrier concentration at the source electrode metal / InAs interface. Therefore, the source
The voltage applied between the drain electrodes will be applied to this interface. At this time, the electrons that have passed through the potential barrier from the source electrode metal to the two-dimensional electron channel layer through the tunnel process acquire high energy corresponding to the voltage applied to the interface. On the other hand, the mean free path of the electron gas in the two-dimensional electron channel layer is 0.37 μm at 300 K and 2.1 μ at 77 K due to the above high electron transport characteristics.
At 4.2K, it becomes 2.8 μm. The mean free path of 77K or less is the normal source-gate electrode spacing (0.5 to 1).
It is sufficiently longer than μm), so there is no scattering during this period.
That is, the electrons that have entered the two-dimensional electron channel layer from the source electrode metal do not undergo scattering until they reach under the gate electrode, so that they travel ballistically under the gate electrode and can maintain high energy.

【0019】一方、素子性能を見積もる目安となる相互
コンダクタンスgmは、ゲート電極下を通過する電子の
平均電子速度に比例する量である。ソース電極金属から
二次元電子チャネル層へ入射した電子は、高いエネルギ
ーつまり大きい電子速度を初速度としてゲート電極下を
通過するため、平均の電子速度は増大する。その結果、
従来のアロイオーミック法またはノンアロイオーミック
法によりソースおよびドレイン電極を二次元電子電子チ
ャネル層と接触させた場合よりも、相互コンダクタンス
mを増大させることが可能となる。図3に相互コンダ
クタンスgmのゲート長依存性の4.2Kでの本構造と従
来のアロイオーミックの逆構造HEMTとの比較を示
す。この図から、ソースおよびドレイン電極金属を直接
二次元電子チャネル層にオーミック接触させることによ
り、2倍以上の相互コンダクタンスgmの増大が得られ
ることが分かった。
On the other hand, the mutual conductance g m, which is a standard for estimating the device performance, is an amount proportional to the average electron velocity of electrons passing under the gate electrode. The electrons that have entered the two-dimensional electron channel layer from the source electrode metal pass under the gate electrode with a high energy, that is, a high electron velocity as the initial velocity, so the average electron velocity increases. as a result,
The mutual conductance g m can be increased as compared with the case where the source and drain electrodes are brought into contact with the two-dimensional electron electron channel layer by the conventional alloy ohmic method or non-alloy ohmic method. FIG. 3 shows a comparison between the present structure at 4.2 K, which depends on the gate length of the transconductance g m , and the conventional HEMT having the reverse structure of alloy ohmic. From this figure, it was found that the ohmic contact of the source and drain electrode metals with the two-dimensional electron channel layer directly increased the transconductance g m more than double.

【0020】なお、上記実施の形態では、逆構造HEM
Tを用いているが、順構造HEMTを用いても同様の効
果が期待できる。さらに、InAs 挿入層の無い従来の In
GaAs系HEMTや他の電界効果型トランジスタにおいて
も同様の効果が期待できる。
In the above embodiment, the inverted structure HEM is used.
Although T is used, the same effect can be expected by using a forward structure HEMT. In addition, conventional In
Similar effects can be expected in GaAs HEMTs and other field effect transistors.

【0021】[0021]

【実施の形態2】図4(a)は、本発明の他の実施の形
態における素子構造を示す。図において、ソース電極1
9、ドレイン電極20、ゲート電極21はいずれも超伝
導体を用いた電極で、ノンドープの InAlAs 層4、ノン
ドープの InGaAs 層5、ノンドープの InAs 層6、ノン
ドープの InGaAs 層7、ノンドープの InAlAs 層、n型
InAlAs 層9、ノンドープの InAlAs 層10の各層が In
P 基板11上に形成されている。なお、以下では上記各
電極の超伝導体として Nb を用いることとするが、NbN
のような化合物超伝導体や YBa2Cu3O7 に代表される酸
化物超伝導体を用いることも可能である。
Second Embodiment FIG. 4A shows an element structure according to another embodiment of the present invention. In the figure, the source electrode 1
9, the drain electrode 20 and the gate electrode 21 are all electrodes using a superconductor, and are non-doped InAlAs layer 4, non-doped InGaAs layer 5, non-doped InAs layer 6, non-doped InGaAs layer 7, non-doped InAlAs layer, n type
InAlAs layer 9 and non-doped InAlAs layer 10 are each In
It is formed on the P substrate 11. Note that in the following, Nb is used as the superconductor of each of the above electrodes, but NbN
It is also possible to use such compound superconductors and oxide superconductors represented by YBa 2 Cu 3 O 7 .

【0022】InAs 層6は図7(a)に示した従来の逆
構造HEMTの InGaAs チャネル層16中に2〜6nm
の厚さで挿入している。この図4に示す構造では、二次
元電子チャネル層はこの InAs 層中に形成され移動度の
増大が確認されている。(例えば、T.Akazaki, K.Arai,
T.Enoki,Y.Ishii, IEEE electron Dev. Lett., vol.1
3, p.325, 1992)この構造にゲート電圧を印加し、二次
元電子チャネル層を形成したときのバンドダイヤグラム
を図4(b)に示す。この図で InAs 層による量子井戸
がチャネル層の中に形成されている様子を示す。InAs
層のショットキーバリアハイトは負であるため、ソース
及びドレイン電極をアロイオーミックにより二次元電子
チャネル層と接触させた場合よりも、コンタクト抵抗を
減少させることが可能である。図5に、4.2Kでの本
発明による構造と従来のアロイオーミックの逆構造HE
MTとのコンタクト抵抗RCの比較を示す。この図か
ら、予想通りコンタクト抵抗が約1/4に低減されてい
ることがわかった。また、図6に示した4.2Kでの本
発明による構造と従来のアロイオーミックの逆構造HE
MTとの電流−電圧特性から得られる相互コンダクタン
スgmは、それぞれ650mS/mm と440mS/mm であ
った。このことから、コンタクト抵抗の低減により、約
50%の相互コンダクタンスgmの増大が得られること
がわかった。加えて、本発明では、ソース、ドレイン及
びゲートの各電極が超伝導体で形成されているため、各
電極部分での抵抗は、THzレベルの高周波まで無視出
来る。このことは、ソース抵抗及びゲート抵抗の減少を
意味しており、(1)式で示した雑音指数を飛躍的に低
減出来ることを示している。
The InAs layer 6 is 2 to 6 nm in the InGaAs channel layer 16 of the conventional reverse structure HEMT shown in FIG.
Is inserted with the thickness of. In the structure shown in FIG. 4, the two-dimensional electron channel layer is formed in this InAs layer, and it is confirmed that the mobility is increased. (For example, T. Akazaki, K. Arai,
T.Enoki, Y. Ishii, IEEE electron Dev. Lett., Vol.1
3, p. 325, 1992) A band diagram when a gate voltage is applied to this structure to form a two-dimensional electron channel layer is shown in FIG. This figure shows a quantum well formed by an InAs layer in the channel layer. InAs
Since the Schottky barrier height of the layer is negative, it is possible to reduce the contact resistance as compared with the case where the source and drain electrodes are in contact with the two-dimensional electron channel layer by alloy ohmic. In FIG. 5, the reverse structure HE of the structure according to the present invention and the conventional alloy ohmic HE at 4.2K.
A comparison of the contact resistance R C with MT is shown. From this figure, it was found that the contact resistance was reduced to about 1/4 as expected. In addition, the structure HE according to the present invention at 4.2K shown in FIG.
The mutual conductances g m obtained from the current-voltage characteristics with MT were 650 mS / mm and 440 mS / mm, respectively. From this, it was found that the reduction of the contact resistance can increase the transconductance g m by about 50%. In addition, in the present invention, since the source, drain and gate electrodes are formed of a superconductor, the resistance at each electrode portion can be ignored up to a high frequency of THz level. This means that the source resistance and the gate resistance are reduced, and it is shown that the noise figure shown in the equation (1) can be dramatically reduced.

【0023】なお、上記実施の形態では、逆構造HEM
Tを用いているが、順構造HEMTを用いても同様の効
果が期待出来る。
In the above embodiment, the inverted structure HEM is used.
Although T is used, the same effect can be expected by using a forward structure HEMT.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ソースおよびドレイン電極金属を直接二次元電子チャネ
ル層にオーミック接触させることにより、電子速度の増
大が得られ、その結果、相互コンダクタンスの増大が実
現出来る。
As described above, according to the present invention,
By making ohmic contact of the source and drain electrode metals directly with the two-dimensional electron channel layer, an increase in electron velocity can be obtained, and as a result, an increase in transconductance can be realized.

【0025】また、コンタクト抵抗を減少させること、
及び超伝導体で形成されたゲート電極を用いることによ
り、ゲート抵抗を減少させることが可能であり、その結
果相互コンダクタンスの増大と雑音指数の低減が実現出
来る。
Also, to reduce the contact resistance,
Also, by using a gate electrode formed of a superconductor, it is possible to reduce the gate resistance, and as a result, it is possible to increase the transconductance and reduce the noise figure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】ソースおよびドレイン電極を直接二次元電子チ
ャネル層にオーミック接触させた、InGaAs チャネル層
に InAs 層を挿入した InGaAs 逆構造HEMTの断面
図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an InGaAs inverted structure HEMT in which an InAs layer is inserted into an InGaAs channel layer in which source and drain electrodes are directly in ohmic contact with a two-dimensional electron channel layer.

【図2】(a)はドレイン電圧印加前、(b)はドレイ
ン電圧印加後、のソース電極金属と二次元電子チャネル
層との界面近傍でのポテンシャル分布の模式図。
2A is a schematic diagram of a potential distribution in the vicinity of an interface between a source electrode metal and a two-dimensional electron channel layer before (a) a drain voltage is applied and (b) after a drain voltage is applied. FIG.

【図3】相互コンダクタンスのゲート長依存性の本実施
の形態と従来のアロイオーミックの逆構造HEMTとの
比較(4.2K)を示す特性図。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a comparison (4.2K) between the present embodiment of the gate length dependence of transconductance and the conventional HEMT having an inverted structure of alloy ohmic.

【図4】(a)は超伝導電極を有し、InGaAs チャネル
層に InAs 層を挿入した InGaAs逆構造HEMTの断面
図、(b)は本発明による構造のバンドダイヤグラム。
4A is a sectional view of an InGaAs reverse structure HEMT having a superconducting electrode and an InAs layer inserted in an InGaAs channel layer, and FIG. 4B is a band diagram of the structure according to the present invention.

【図5】本発明と従来のアロイオーミックの逆構造HE
MTとのコンタクト抵抗を比較するための4.2Kにお
ける電圧−電流特性図。
FIG. 5: HE of the present invention and a conventional alloy ohmic structure HE
FIG. 4 is a voltage-current characteristic diagram at 4.2K for comparing contact resistance with MT.

【図6】アロイオーミックの逆構造HEMTの4.2K
における電圧−電流特性図で、(a)は本発明の特性
図、(b)は従来例の特性図。
[Fig. 6] 4.2K of HEMT with inverted structure of alloy ohmic
6A and 6B are voltage-current characteristic diagrams in FIG. 3A, which is a characteristic diagram of the present invention, and FIG.

【図7】(a)は従来の InGaAs 逆構造HEMTの断面
図、(b)はこの従来構造におけるバンドダイヤグラ
ム。
7A is a cross-sectional view of a conventional InGaAs inverse structure HEMT, and FIG. 7B is a band diagram of this conventional structure.

【図8】ノンアロイオーミック法を用いた従来のHEM
Tの断面図。
FIG. 8: Conventional HEM using non-alloy ohmic method
Sectional drawing of T.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ソース電極 2…ドレイン電極 3…ゲート電極 4…ノンドープの
InAlAs層 5…ノンドープのInGaAs層 6…ノンドープの
InAs層 7…ノンドープのInGaAs 8…ノンドープの
InAlAs層 9…n型InAlAs層 10…ノンドープの
InAlAs層 11…InP基板 12…アロイオーミック電極(ソース) 13…アロイオーミック電極(ドレイン) 14…金属ゲート電極 15…アロイにより合金化させた領域 16…ノンドープのInGaAs層 17…n型InGaAs層 18…n型InAlAs層 19…超伝導電極(ソース) 20…超伝導電極
(ドレイン) 21…超伝導電極(ゲート)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Source electrode 2 ... Drain electrode 3 ... Gate electrode 4 ... Non-doped InAlAs layer 5 ... Non-doped InGaAs layer 6 ... Non-doped InAs layer 7 ... Non-doped InGaAs 8 ... Non-doped InAlAs layer 9 ... N-type InAlAs layer 10 ... Non-doped InAlAs layer 11 ... InP substrate 12 ... Alloy ohmic electrode (source) 13 ... Alloy ohmic electrode (drain) 14 ... Metal gate electrode 15 ... Region alloyed with alloy 16 ... Non-doped InGaAs layer 17 ... n-type InGaAs layer 18 ... n-type InAlAs layer 19 ... superconducting electrode (source) 20 ... superconducting electrode (drain) 21 ... superconducting electrode (gate)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】チャネル層のキャリア濃度をゲート電極に
より変調するヘテロ接合電界効果トランジスタにおい
て、ソースおよびドレイン電極が常伝導金属で構成さ
れ、かつ、前記チャネル層が、ソースおよびドレイン電
極と直接、オーミックに接触していることを特徴とする
ヘテロ接合電界効果トランジスタ。
1. In a heterojunction field effect transistor in which the carrier concentration of a channel layer is modulated by a gate electrode, the source and drain electrodes are made of normal conductive metal, and the channel layer is directly ohmic with the source and drain electrodes. A heterojunction field effect transistor, characterized in that it is in contact with.
【請求項2】チャネル層のキャリア濃度をゲート電極に
より変調するヘテロ接合電界効果トランジスタにおい
て、ソースおよびドレイン電極が超伝導体で構成され、
かつ、前記チャネル層が、前記ソースおよびドレイン電
極と直接、オーミックに接触していることを特徴とする
ヘテロ接合電界効果トランジスタ。
2. In a heterojunction field effect transistor in which the carrier concentration of a channel layer is modulated by a gate electrode, the source and drain electrodes are made of a superconductor,
A heterojunction field effect transistor, wherein the channel layer is in direct ohmic contact with the source and drain electrodes.
【請求項3】チャネル層のキャリア濃度をゲート電極に
より変調するヘテロ接合電界効果トランジスタにおい
て、ゲート電極が超伝導体で構成されていることを特徴
とするヘテロ接合電界効果トランジスタ。
3. A heterojunction field effect transistor in which the carrier concentration of a channel layer is modulated by a gate electrode, wherein the gate electrode is made of a superconductor.
【請求項4】チャネル層のキャリア濃度をゲート電極に
より変調するヘテロ接合電界効果トランジスタにおい
て、ゲート、ソースおよびドレイン電極が超伝導体で構
成され、かつ、前記チャネル層が、前記ソースおよびド
レイン電極と直接、オーミックに接触していることを特
徴とするヘテロ接合電界効果トランジスタ。
4. A heterojunction field effect transistor in which the carrier concentration of a channel layer is modulated by a gate electrode, wherein the gate, source and drain electrodes are made of a superconductor, and the channel layer comprises the source and drain electrodes. A heterojunction field effect transistor, which is in direct ohmic contact.
【請求項5】請求項1乃至4記載のヘテロ接合電界効果
トランジスタにおいて、キャリア供給層とチャネル層が
分離されており、前記キャリア供給層がInAlAsで構
成され、また、前記チャネル層が InGaAs で構成されて
いることを特徴とするヘテロ接合電界効果トランジス
タ。
5. The heterojunction field effect transistor according to claim 1, wherein the carrier supply layer and the channel layer are separated, the carrier supply layer is made of InAlAs, and the channel layer is made of InGaAs. A heterojunction field effect transistor characterized by being provided.
【請求項6】前記チャネル層の内部に InAs 層を挿入し
たことを特徴とする請求項5記載のヘテロ接合電界効果
トランジスタ。
6. The heterojunction field effect transistor according to claim 5, wherein an InAs layer is inserted inside the channel layer.
JP8130075A 1996-03-06 1996-05-24 Heterojunction field-effect transistor Pending JPH09298294A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090096019A1 (en) * 2007-02-08 2009-04-16 Dev Alok Girdhar Mosgated power semiconductor device with source field electrode
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JP2012514348A (en) * 2008-12-31 2012-06-21 インテル コーポレイション Quantum well MOSFET channel with uniaxial strain generated by metal source / drain and conformal regrowth source / drain

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