JPS58147173A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS58147173A JPS58147173A JP3028982A JP3028982A JPS58147173A JP S58147173 A JPS58147173 A JP S58147173A JP 3028982 A JP3028982 A JP 3028982A JP 3028982 A JP3028982 A JP 3028982A JP S58147173 A JPS58147173 A JP S58147173A
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
- H01L29/7786—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT
- H01L29/7787—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT with wide bandgap charge-carrier supplying layer, e.g. direct single heterostructure MODFET
Landscapes
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- Bipolar Transistors (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、半導体装置に関し、特１ｃ ｎ ｉＪＩ Ａ
ｔＧａＡｓ−ＧａＡ８ のへテロ接合を有する高電子移
動度半導体装置、即ち、ｒｌ ｆＬ Ｍ Ｔ （Ｈｌｇ
ｈ ｄｌｅｃｔｒｏｎ ＭｏｂｉｌｉｔｙＴｒａｎｓｉ
ｓｔｏｒ−：詳細には雑誌「電子技術」第２２巻第１２
号第８５画乃至第９０頁参照）と呼ばれる半導体装置の
改良に関する。
ｔＧａＡｓ−ＧａＡ８ のへテロ接合を有する高電子移
動度半導体装置、即ち、ｒｌ ｆＬ Ｍ Ｔ （Ｈｌｇ
ｈ ｄｌｅｃｔｒｏｎ ＭｏｂｉｌｉｔｙＴｒａｎｓｉ
ｓｔｏｒ−：詳細には雑誌「電子技術」第２２巻第１２
号第８５画乃至第９０頁参照）と呼ばれる半導体装置の
改良に関する。
従来技術と問題点
Ｈ１！：ＭＴはｎ型ＡｔＧａＡ日とノン・ドープＧａｐ
ｓとからなる少くと虹゛一つのへテロ接合をＭし、ｎ型
ｋｔＧＬム−電子供給層からノン・ドープＧａｐｓチャ
ネル層へ電子がトランスファされることに依って生成さ
れる２次元電子ｌ＃１が電流路即ち、チャネルの働きを
するものである。
ｓとからなる少くと虹゛一つのへテロ接合をＭし、ｎ型
ｋｔＧＬム−電子供給層からノン・ドープＧａｐｓチャ
ネル層へ電子がトランスファされることに依って生成さ
れる２次元電子ｌ＃１が電流路即ち、チャネルの働きを
するものである。
第１図に、ＨＫＭＴの構成を示す。
同図（ＩＬ）において、１はノン・ドープＧａＡｓ Ｉ
＠、２はｎ型ＡｔｚＧ＋Ｌ１−ＸＡ８ （Ｘ−０３）ノ
ー、３はｎ４ＡｔｚＧａｌＸＡ８１＠ 、 ４はｎ Ｉ
ｊｌ ＧａＡｓ層であるｏｌ九５は前記ノン・ドープＧ
ａＡｓ ４１とｎ型ＡにｚＧａｌ ｚＡｓ４２との界面
に生成される２次元電子層（高移動度電子Ｉ−）である
。更に、６はソース電憧、７はドレイン電極、８はゲー
ト電極である。なお同図（ｂ）は前記半導体層中のＡｔ
ＡＥ１モル比（Ｘ値）の分布を示す。
＠、２はｎ型ＡｔｚＧ＋Ｌ１−ＸＡ８ （Ｘ−０３）ノ
ー、３はｎ４ＡｔｚＧａｌＸＡ８１＠ 、 ４はｎ Ｉ
ｊｌ ＧａＡｓ層であるｏｌ九５は前記ノン・ドープＧ
ａＡｓ ４１とｎ型ＡにｚＧａｌ ｚＡｓ４２との界面
に生成される２次元電子層（高移動度電子Ｉ−）である
。更に、６はソース電憧、７はドレイン電極、８はゲー
ト電極である。なお同図（ｂ）は前記半導体層中のＡｔ
ＡＥ１モル比（Ｘ値）の分布を示す。
このような構成において、前記ｎ型ＡｔｘＧａ１−ＸＡ
ｌ１層２及び３におけるドナー不純物としては。
ｌ１層２及び３におけるドナー不純物としては。
一般にシリコン（Ｂ１）が適用されている。かかるドナ
ー不純物の活性化エネルギー（”Ｏ−”Ｄ ）は、前記
Ｘ値が０３であるとき、約６０ （ｍｅｎ）と深く、前
記第１図に示される構成においてこれを液体窒Ｘ（７’
７（’Ｋ））付近まで冷却すると、電子はドナー準位へ
略ちるいわゆる凍結状態となってしまう。
ー不純物の活性化エネルギー（”Ｏ−”Ｄ ）は、前記
Ｘ値が０３であるとき、約６０ （ｍｅｎ）と深く、前
記第１図に示される構成においてこれを液体窒Ｘ（７’
７（’Ｋ））付近まで冷却すると、電子はドナー準位へ
略ちるいわゆる凍結状態となってしまう。
このためソース電極あるいはドレイン電極から２次元電
子層までの抵抗が着しく増大して、Ｈｉ［Ｔの低温動作
特性を悪化させてしまう。
子層までの抵抗が着しく増大して、Ｈｉ［Ｔの低温動作
特性を悪化させてしまう。
発明の目的
本発明は、前述の如き電子の凍結状態を招くことのない
、低温動作特性のより優れたＨＫＭＴを提供しようとす
るものでおる。
、低温動作特性のより優れたＨＫＭＴを提供しようとす
るものでおる。
発明の構成
このため、本発明によれば、ｎ型ＡｔＧａＡｓ １１Ｌ
子供給ｊ−とノン・ドープＧａ入Ｂチャネル層が隣接し
、前記電子供給１−から前記チャネル層に遷移する電子
で構成される２次元−子層金電流路とする高′１子移動
度半導体装置であって、＠記ｎ型ＡｔＧａＡｓ層のｋＬ
ｋｅのモル比率（Ｘ値）を、前記ｎ型１ｔＧａ＆ｓ中に
おけるドナー準位の活性化エネルギー（Ｉ！ｌｉｃ−ｇ
Ｄ）がＧａＡｓ中におけるドナー準位の活性化エネルギ
ーとほぼ同一となる最大のモル比４を上限とし、格子の
熱エネルギーより犬なる伝導帯の不連続エネルギー差（
△ｆｃｏ）を与えるモル比率を下限とする範囲から選択
してなることを特徴とする半導体装置が提供される。
子供給ｊ−とノン・ドープＧａ入Ｂチャネル層が隣接し
、前記電子供給１−から前記チャネル層に遷移する電子
で構成される２次元−子層金電流路とする高′１子移動
度半導体装置であって、＠記ｎ型ＡｔＧａＡｓ層のｋＬ
ｋｅのモル比率（Ｘ値）を、前記ｎ型１ｔＧａ＆ｓ中に
おけるドナー準位の活性化エネルギー（Ｉ！ｌｉｃ−ｇ
Ｄ）がＧａＡｓ中におけるドナー準位の活性化エネルギ
ーとほぼ同一となる最大のモル比４を上限とし、格子の
熱エネルギーより犬なる伝導帯の不連続エネルギー差（
△ｆｃｏ）を与えるモル比率を下限とする範囲から選択
してなることを特徴とする半導体装置が提供される。
一般に、ドナー準位の活性化エネルギー（ＫＣ−ＥＤ）
は、Ｘ値の関数であり、例えがテルル（Ｔ８）を例にと
ると、第２図に示される変化を示すことが知られている
。（ＡＪ、 Ｓｐｒｉｎｇ Ｔｈｏｒｐｅ 、 ／、Ｉ
Ｊ。
は、Ｘ値の関数であり、例えがテルル（Ｔ８）を例にと
ると、第２図に示される変化を示すことが知られている
。（ＡＪ、 Ｓｐｒｉｎｇ Ｔｈｏｒｐｅ 、 ／、Ｉ
Ｊ。
Ｋｉｎｇ、 Ａ、 ＢｅＱｋｅ、 Ｊ、 Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ、 Ｍａｔ、 ４．１０１（１９〕５）） かかる活性化エネルギーの変化において％値的な点は、
ＡｔｘＧａｌ−ｘＡｅ中での活性化エネルギーは、Ｘ値
が約０２５となる禎域まで、ＧａＡ３のドナー準位の活
性化エネルギーと殆んど同一であり、惨めで浅い（約巳
８ （ｍｅＶＪ）状態を示す点にある。
ｏｎ、 Ｍａｔ、 ４．１０１（１９〕５）） かかる活性化エネルギーの変化において％値的な点は、
ＡｔｘＧａｌ−ｘＡｅ中での活性化エネルギーは、Ｘ値
が約０２５となる禎域まで、ＧａＡ３のドナー準位の活
性化エネルギーと殆んど同一であり、惨めで浅い（約巳
８ （ｍｅＶＪ）状態を示す点にある。
これは、ｘ１直がα２６以下の１直をもっｈｔｘＧａｐ
−ＸＡθを数体窒素温度付近まで冷却しても、電子の凍
結状態が起シーいととを意味するものである。
−ＸＡθを数体窒素温度付近まで冷却しても、電子の凍
結状態が起シーいととを意味するものである。
従って、前記Ｘ値をＡｔｚＧＩＬｌ 、Ａｓ中のドナー
準位の活性化エネルギーがＧａ ｋＢのドナー準位の活
性化エネルギーとほぼ等しくなる液大の値を上限とし、
また格子の熱エネルギー（ＩＴ ）より大なるΔＫｏ（
−伝導体の不連続エネルギー差）を与える最小の＋ｆ［
を上限とする範囲に選択すれば、極めて艮好な時性をＭ
するＨＥｌｔＭＴが製作できる。
準位の活性化エネルギーがＧａ ｋＢのドナー準位の活
性化エネルギーとほぼ等しくなる液大の値を上限とし、
また格子の熱エネルギー（ＩＴ ）より大なるΔＫｏ（
−伝導体の不連続エネルギー差）を与える最小の＋ｆ［
を上限とする範囲に選択すれば、極めて艮好な時性をＭ
するＨＥｌｔＭＴが製作できる。
なお、発明者らはドナー不純物をシリコン（８１）とし
た場合の、Ｘ値と活性化エネルギーとの関係を求め、第
３図に示される結果を得た。すなわち、ドナー不純物と
してシリコンを用いる場合には、Ｘ値は０１８〜００３
の範囲から選択される。ここで、かかるＸ値のＦ限α０
３はΔｇｃとＸ値との関係を示す第４図（Ｒ，Ｄｉｎｇ
ｌｅ。
た場合の、Ｘ値と活性化エネルギーとの関係を求め、第
３図に示される結果を得た。すなわち、ドナー不純物と
してシリコンを用いる場合には、Ｘ値は０１８〜００３
の範囲から選択される。ここで、かかるＸ値のＦ限α０
３はΔｇｃとＸ値との関係を示す第４図（Ｒ，Ｄｉｎｇ
ｌｅ。
＠Ｆａｓｔｋｏｐｅｒ −Ｐｒｏｂｌｅｍｅ ＸＶ −
Ａｄｖａｎｃｅｓ １ｎＢｏＬｉｅＬ ５ｔａｔｅ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ ’ Ｐ、２１． Ｐｅｒｇａｎ −Ｖｉ
ｅｗｅｇ。
Ａｄｖａｎｃｅｓ １ｎＢｏＬｉｅＬ ５ｔａｔｅ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ ’ Ｐ、２１． Ｐｅｒｇａｎ −Ｖｉ
ｅｗｅｇ。
１９１５による）から得られる。
発明の実施例
本発明を更に実施例をもって詳細に説明する。
本実施例にあっては、前記第１図に示されるＨＥＭＴ構
造において、ドナー不純物をシリコンとして、Ａ ＺＸ
Ｇａ ｌ−Ｘ Ａ ８ノー２のＸ値を従来通りＸ−０
３としたものと、本発明思想に従ってＸ−０１８とじ九
ものを製作した。
造において、ドナー不純物をシリコンとして、Ａ ＺＸ
Ｇａ ｌ−Ｘ Ａ ８ノー２のＸ値を従来通りＸ−０
３としたものと、本発明思想に従ってＸ−０１８とじ九
ものを製作した。
そして、両者のソース（あるいはドレイ／）電極の接触
（コンタクト）抵抗ＲＣを、液体ｆｆｌ木温匿において
測定したところ、第５図に示される時性を得た。なお同
図において、Ｊ線ａはＸ−α３、＃′線すはｘ−ｗ（１
１８の礪貧を示し、横軸は２次元電子ガスのキャリア一
度に関連している。
（コンタクト）抵抗ＲＣを、液体ｆｆｌ木温匿において
測定したところ、第５図に示される時性を得た。なお同
図において、Ｊ線ａはＸ−α３、＃′線すはｘ−ｗ（１
１８の礪貧を示し、横軸は２次元電子ガスのキャリア一
度に関連している。
＠５図に示される結果より明らかな如く１本発明思想に
従ってＸｊｌｌ！としてＸ−α１８−ｉ選択した場合に
は、接触抵抗が者しく低ドしており、電子凍結作用が抑
制さ扛ることか明らかでめる。
従ってＸｊｌｌ！としてＸ−α１８−ｉ選択した場合に
は、接触抵抗が者しく低ドしており、電子凍結作用が抑
制さ扛ることか明らかでめる。
発明の効果
以上のように１本発明によれば、ＡｔＸＧａｌ−ｘＡｓ
層のＩｆｆを適切な範囲から選択することにより。
層のＩｆｆを適切な範囲から選択することにより。
極低温状帖においても、接触抵抗の大幅な増大を招くこ
とのないＨＥ！ＭＴ″４ｒ冥現することができる。
とのないＨＥ！ＭＴ″４ｒ冥現することができる。
第１図は高電子移動度半導体装置の補成金示す断面図（
ａ）及びｋｔの分布図（ｂ）、第２図はテルルの、ｘ＋
１に対する活性化エネルギーの分布を示す曲線図、第３
図はシリコンの、ｘｌ［に対する活性化エネルギーの分
布を示す曲線図、第４図はｘｌｉ（／Ｌｚｔ）に対する
伝導帯の不連続エネルギー差を示す曲−図、第一５図は
Ｘ値と接触抵抗との関連を示すグラフである。 第１図りこおいて、１・・・・・・ノン・ドープＧａＡ
３層２−− ｎ ｆｉ ＡＡｚＧＩ！Ｌｌ−１Ａｓ層３
−−−−−− ｎ型ＡｔＸ Ｇ ａ １−Ｘ Ａ ８層
４ ・−・−ｎ型Ｇ９ＬＡｓ層 ５ ・２次元′咀子層 ６・・・・・ソース電極 フ・・・・ドレイン電極 ８・・・・ゲート電極 第１図 ／ＵＡ５０モル比、χ □ ０ Ｑ、ｊ θ２
０３Ａｌ！Ａｓのモルｔζ Ｘ → Ａ１．Ａｓのモル［し←−→ ３７３− 第 ５ 図 電子濃度 ｎ５ □
ａ）及びｋｔの分布図（ｂ）、第２図はテルルの、ｘ＋
１に対する活性化エネルギーの分布を示す曲線図、第３
図はシリコンの、ｘｌ［に対する活性化エネルギーの分
布を示す曲線図、第４図はｘｌｉ（／Ｌｚｔ）に対する
伝導帯の不連続エネルギー差を示す曲−図、第一５図は
Ｘ値と接触抵抗との関連を示すグラフである。 第１図りこおいて、１・・・・・・ノン・ドープＧａＡ
３層２−− ｎ ｆｉ ＡＡｚＧＩ！Ｌｌ−１Ａｓ層３
−−−−−− ｎ型ＡｔＸ Ｇ ａ １−Ｘ Ａ ８層
４ ・−・−ｎ型Ｇ９ＬＡｓ層 ５ ・２次元′咀子層 ６・・・・・ソース電極 フ・・・・ドレイン電極 ８・・・・ゲート電極 第１図 ／ＵＡ５０モル比、χ □ ０ Ｑ、ｊ θ２
０３Ａｌ！Ａｓのモルｔζ Ｘ → Ａ１．Ａｓのモル［し←−→ ３７３− 第 ５ 図 電子濃度 ｎ５ □
Claims (1)
- ｎ ４ ＡｔＧａＡｓ電子供給層とノン・ドープＧａＡ
ｌ１チャネル層が隣接し、前記電子供給層から前記チャ
ネルノーに遷移する電子で構成される２次元電子層を電
ｆｉ路とする高電子移動度半導体装置であって、＠記ｎ
型ＡｔＧ＆Ａ＠ １１ＩのＡｔＡ３のモル比率を、前記
ｎ型ＡｔＧａＡｅ中におけるドナー準位の活性化エネル
ギーがＧａＡｓ中におけるドナー準位の活性化エネルギ
ーとほぼ同一となる最大のモル比率を上限とし、格子の
熱エネルギーよシ大なる伝導帯の不連続工洋ルギー差を
与えるモル比率を上限とする範囲から選択してなること
を特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3028982A JPS58147173A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3028982A JPS58147173A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58147173A true JPS58147173A (ja) | 1983-09-01 |
Family
ID=12299558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3028982A Pending JPS58147173A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58147173A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60140874A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-25 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| JPS60210879A (ja) * | 1984-04-03 | 1985-10-23 | Nec Corp | 電界効果トランジスタ |
| JPS61177782A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-09 | フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ | 半導体装置 |
| US4855797A (en) * | 1987-07-06 | 1989-08-08 | Siemens Corporate Research And Support, Inc. | Modulation doped high electron mobility transistor with n-i-p-i structure |
-
1982
- 1982-02-26 JP JP3028982A patent/JPS58147173A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60140874A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-25 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| JPS60210879A (ja) * | 1984-04-03 | 1985-10-23 | Nec Corp | 電界効果トランジスタ |
| JPS61177782A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-09 | フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ | 半導体装置 |
| JPH07123164B2 (ja) * | 1985-01-28 | 1995-12-25 | エヌ・ベー・フイリツプス・フルーイランペンフアブリケン | 半導体装置 |
| US4855797A (en) * | 1987-07-06 | 1989-08-08 | Siemens Corporate Research And Support, Inc. | Modulation doped high electron mobility transistor with n-i-p-i structure |
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