JPS59171167A - 電界効果トランジスタ - Google Patents
電界効果トランジスタInfo
- Publication number
- JPS59171167A JPS59171167A JP4475783A JP4475783A JPS59171167A JP S59171167 A JPS59171167 A JP S59171167A JP 4475783 A JP4475783 A JP 4475783A JP 4475783 A JP4475783 A JP 4475783A JP S59171167 A JPS59171167 A JP S59171167A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gaas
- interface
- substrate
- electrode
- field effect
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005669 field effect Effects 0.000 title claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 20
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 3
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 2
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
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
- H01L29/80—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
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】
本発明は電界効果トランジスタ、特に高耐圧、高性能化
したショットキーゲート付電界効果トランジスタに関す
るものである。
したショットキーゲート付電界効果トランジスタに関す
るものである。
Ｔｌｌ −Ｖ族化合物半導体はその電子移動度及び速度
が極めて大きいために超高速・高周波素子材料とし−て
有望視され、特にＧａＡｓを用いたショットキーゲート
形電界効果トランジスタ（以下ＭＥＳＦＥＴと略称する
）は高周波低雑音及び高出力用素子としてすでに実用に
供され、呼た現在ではＧａＡｓ Ｍｇ５ＦＥＴを構成要
素とする集積１ｉｊｌ路の研究開発が盛んに行なわね、
ている。
が極めて大きいために超高速・高周波素子材料とし−て
有望視され、特にＧａＡｓを用いたショットキーゲート
形電界効果トランジスタ（以下ＭＥＳＦＥＴと略称する
）は高周波低雑音及び高出力用素子としてすでに実用に
供され、呼た現在ではＧａＡｓ Ｍｇ５ＦＥＴを構成要
素とする集積１ｉｊｌ路の研究開発が盛んに行なわね、
ている。
ところで、ＧａＡｓ ＭＥＳＦＥＴでは例えば第１図に
示すように半絶縁性ＧａＡｓ基鈑１−ヒのＮ形ＧａＡｓ
層２を動作層とし、該動作層−ヒにゲート箇；極６及び
ソース電極４、ドレイン電極５を設けた構造が一般的に
用いられる。例えばこのような構造のＭＥＳＦＥＴを高
出力素子と１７で用いる場合、ドレイン電極５に大きな
正の電圧を印加するために、？ど２層６中のゲート電極
下におけるドレイン端の電界が極めて犬きくなり、ここ
での降伏現象の為にある程度以上の高耐圧化が計れない
という問題があった。ＧａＡｓを用いた高出力用ＭＥＳ
ト”ＥＴで（弓、上記問題点を解決するためにドレイン
側の素子形状等を変化きせて電界集中を抑乏る試みがい
くつが行なわれているが、上記降伏現象は結晶そのもの
の物理的性質、特にバンドギャップの大きさに強く依存
するものであり、本質的に限界がある。
示すように半絶縁性ＧａＡｓ基鈑１−ヒのＮ形ＧａＡｓ
層２を動作層とし、該動作層−ヒにゲート箇；極６及び
ソース電極４、ドレイン電極５を設けた構造が一般的に
用いられる。例えばこのような構造のＭＥＳＦＥＴを高
出力素子と１７で用いる場合、ドレイン電極５に大きな
正の電圧を印加するために、？ど２層６中のゲート電極
下におけるドレイン端の電界が極めて犬きくなり、ここ
での降伏現象の為にある程度以上の高耐圧化が計れない
という問題があった。ＧａＡｓを用いた高出力用ＭＥＳ
ト”ＥＴで（弓、上記問題点を解決するためにドレイン
側の素子形状等を変化きせて電界集中を抑乏る試みがい
くつが行なわれているが、上記降伏現象は結晶そのもの
の物理的性質、特にバンドギャップの大きさに強く依存
するものであり、本質的に限界がある。
ＧａＡｓを動作ノーに用いたＭＥＳＦＥＴでは上述の様
な問題点があるが、例えばＧａＡｓよりもをらに電子移
動度が太き（ＦＥＴ材料として極めて有望ガＩＨ０，５
３ＧａＯ，４７Ａｓを動作層に用いた場合には、ＧａＡ
ｓに比べてきわめてバンドギャップが小さいために上述
の問題はより深刻であり、さらに別の問題として１１ｏ
、ｓｓ ＧａＯ，４７Ａｓのショットギー接合のバリア
ハイドは０３〜０．４ｅＶ程度しかな（、ＧａＡｓのα
７〜０．８ｅＶに比べるときわめて小さいために良好な
ショット千−接合が得られず、従って天川となりうるよ
うなＭＥＳＦＥＴが形成できないという問題点があった
。
な問題点があるが、例えばＧａＡｓよりもをらに電子移
動度が太き（ＦＥＴ材料として極めて有望ガＩＨ０，５
３ＧａＯ，４７Ａｓを動作層に用いた場合には、ＧａＡ
ｓに比べてきわめてバンドギャップが小さいために上述
の問題はより深刻であり、さらに別の問題として１１ｏ
、ｓｓ ＧａＯ，４７Ａｓのショットギー接合のバリア
ハイドは０３〜０．４ｅＶ程度しかな（、ＧａＡｓのα
７〜０．８ｅＶに比べるときわめて小さいために良好な
ショット千−接合が得られず、従って天川となりうるよ
うなＭＥＳＦＥＴが形成できないという問題点があった
。
本発明の目的は上述のような問題点を解消し、良好なシ
ョットキーゲート及び高耐圧特性を有する電界効果トラ
ンジスタを提供することにある。
ョットキーゲート及び高耐圧特性を有する電界効果トラ
ンジスタを提供することにある。
すなわち本発明は、半絶縁性基根土に設けられたＮ形半
導体動作層上にゲート電極と、該ゲート電極に対し互い
に反対方向の前記半導体動作層上に形成されたソース電
極及びドレイン電極とを具備した電界効果トランジスタ
にゴ、・いて、前？ＪＩ２Ｎ形半導体動作層のバンドギ
ャップ幅を半絶縁性基板との界面からゲート電極を有す
る表面に向って連続的に増加する構造としたことを特徴
とするものである。
導体動作層上にゲート電極と、該ゲート電極に対し互い
に反対方向の前記半導体動作層上に形成されたソース電
極及びドレイン電極とを具備した電界効果トランジスタ
にゴ、・いて、前？ＪＩ２Ｎ形半導体動作層のバンドギ
ャップ幅を半絶縁性基板との界面からゲート電極を有す
る表面に向って連続的に増加する構造としたことを特徴
とするものである。
本発明によれば、良好なショットキーケート及び高耐圧
特性を有する高周波・高性能な電界効果トランジスタが
得られる。
特性を有する高周波・高性能な電界効果トランジスタが
得られる。
以下本発明の実施例について詳細に説明する。
第２図は本発明の電界効果トランジスタの断面図であり
、１（は半絶縁性Ｇ ａ Ａ、ｓ基板、１２はＮ形のＡ
ｌｌ ｔ Ｇａ１−ｘ Ａ ８動作層、１５−１ｎ＋−
＋ンタクト層、３１はゲート電極、４はソース電極、５
はドレイン電極であって、１２のｊＶｔ Ｇａｐ−ｘＡ
ｓ動作層のＡｌＡｓのモル比Ｘは、例えば第３図に示す
ように表面から基板界面に向って０５から口まで連続的
に減少しており、ドナーのイオン化不純物密度は動作層
内で一定である。
、１（は半絶縁性Ｇ ａ Ａ、ｓ基板、１２はＮ形のＡ
ｌｌ ｔ Ｇａ１−ｘ Ａ ８動作層、１５−１ｎ＋−
＋ンタクト層、３１はゲート電極、４はソース電極、５
はドレイン電極であって、１２のｊＶｔ Ｇａｐ−ｘＡ
ｓ動作層のＡｌＡｓのモル比Ｘは、例えば第３図に示す
ように表面から基板界面に向って０５から口まで連続的
に減少しており、ドナーのイオン化不純物密度は動作層
内で一定である。
このような構造に依れば、電子は通常の動作状態で動作
層中の基板界面のどく近傍を走行するためにほぼＧａＡ
ｓ中の高電子移動度で走行する。一方、ショットキーゲ
ートのパリアノ・イトはＡＩＯ，５ＧａＯ，５Ａｓでは
約０９〜１．Ｏｅ■と、ＧａＡｓでのバリアハイド０．
７〜０．８６ｖに比べて若干増加し、さらに、バンドギ
ャップの幅は室温に於てＧａＡｓでの１，４３ｅＶに対
してＡｌＯ，５Ｇａ Ｏ，５Ａ８では約１．７５ｅＶと
大きくなるためショットキーゲート界面での降伏現象７
５’ Ｇ ａ Ａ ｓよりきわめて起きに〈＜、従っテ
ＧａＡｓ結晶の良好な性質を保持した１ま、高耐圧・高
性能なＭＥＳＦＥＴを得ることが可能となる。
層中の基板界面のどく近傍を走行するためにほぼＧａＡ
ｓ中の高電子移動度で走行する。一方、ショットキーゲ
ートのパリアノ・イトはＡＩＯ，５ＧａＯ，５Ａｓでは
約０９〜１．Ｏｅ■と、ＧａＡｓでのバリアハイド０．
７〜０．８６ｖに比べて若干増加し、さらに、バンドギ
ャップの幅は室温に於てＧａＡｓでの１，４３ｅＶに対
してＡｌＯ，５Ｇａ Ｏ，５Ａ８では約１．７５ｅＶと
大きくなるためショットキーゲート界面での降伏現象７
５’ Ｇ ａ Ａ ｓよりきわめて起きに〈＜、従っテ
ＧａＡｓ結晶の良好な性質を保持した１ま、高耐圧・高
性能なＭＥＳＦＥＴを得ることが可能となる。
ここで、Ｎ形動・作層内のバンドギャップ幅が不連続に
変化している場合、すなわちヘテロ界面を有するような
場合如け、界面において半導体の誘電率が不連続に変化
するとともに、キャリア密度もヘテロ界面による電子親
和力の違いにより不連続に変わるために、特に空乏層端
がこの界面を横ぎる場合に、空乏層容量及び素子の相互
コンダクタンス等に強い非線形性が表われ良好な動作特
性を得ることができない。従ってバンドギャップの幅が
連続的に変化していることが、良好な特性を有するＭＥ
ＳＦＥＴを得るためには必要である。
変化している場合、すなわちヘテロ界面を有するような
場合如け、界面において半導体の誘電率が不連続に変化
するとともに、キャリア密度もヘテロ界面による電子親
和力の違いにより不連続に変わるために、特に空乏層端
がこの界面を横ぎる場合に、空乏層容量及び素子の相互
コンダクタンス等に強い非線形性が表われ良好な動作特
性を得ることができない。従ってバンドギャップの幅が
連続的に変化していることが、良好な特性を有するＭＥ
ＳＦＥＴを得るためには必要である。
次に本実施例トランジスタの製造方法の一例を第２図を
用いて説明する。まず半絶縁性ＧａＡ ｓ基板１上に、
例えば分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法によりＡＡｘＧ
ａ＋−ｘ Ａｓ層を、そのＡｌＡｓのモル比Ｘが例えば
第３図に示すような変化をし、かつドナーのイオン化不
純物密度が例えばＩ Ｑ”ｃｌｎ−”であるように、０
．１〜０．２μｍの厚さ壕で成長させる。次に例えばＳ
ｉ＋のイオン注入法等によってｎ＋コンタクト層１３を
形成し、さらにＡｌ 等によりゲート電極３及びＡ ｕ
Ｇ ｅ Ｎ ｉ等によりソース電極４及びドレイン電
極５を形成すれば第２図に示した電界効果トランジスタ
が得られる。
用いて説明する。まず半絶縁性ＧａＡ ｓ基板１上に、
例えば分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法によりＡＡｘＧ
ａ＋−ｘ Ａｓ層を、そのＡｌＡｓのモル比Ｘが例えば
第３図に示すような変化をし、かつドナーのイオン化不
純物密度が例えばＩ Ｑ”ｃｌｎ−”であるように、０
．１〜０．２μｍの厚さ壕で成長させる。次に例えばＳ
ｉ＋のイオン注入法等によってｎ＋コンタクト層１３を
形成し、さらにＡｌ 等によりゲート電極３及びＡ ｕ
Ｇ ｅ Ｎ ｉ等によりソース電極４及びドレイン電
極５を形成すれば第２図に示した電界効果トランジスタ
が得られる。
なお、本実施例では半絶縁性ＧａＡ ｓ基鈑上のＡＡｘ
Ｇａ＋−ｘＡｓを動作層とする電界効果トランジスタに
ついて説明を行ったが、これらの材料に限定されること
はなく、例えば半絶縁性ＩｎＰ基板上のＩｎｘＧａ、−
ｘ Ａｓ 、 Ｉ ｎｌ−ｘ Ｇａ１−ｙＡｓｙＰｘ等
他の半導体材料に対しても本発明による構造は優れた効
果を提供することができる。
Ｇａ＋−ｘＡｓを動作層とする電界効果トランジスタに
ついて説明を行ったが、これらの材料に限定されること
はなく、例えば半絶縁性ＩｎＰ基板上のＩｎｘＧａ、−
ｘ Ａｓ 、 Ｉ ｎｌ−ｘ Ｇａ１−ｙＡｓｙＰｘ等
他の半導体材料に対しても本発明による構造は優れた効
果を提供することができる。
以上の説、明からｎＩるように、本発明によれば高いｒ
ｌ（子移動度を有する半導体層をチャネルとした良好な
ショットギー接合及び１高い耐圧を有す２るＭＥＳＦＥ
Ｔを得ることができ、従って本発明を高周波素子、品出
力素子及び集積回路に適用すれば非常に有効である。
ｌ（子移動度を有する半導体層をチャネルとした良好な
ショットギー接合及び１高い耐圧を有す２るＭＥＳＦＥ
Ｔを得ることができ、従って本発明を高周波素子、品出
力素子及び集積回路に適用すれば非常に有効である。
第１図は従来のＭＥＳＦＥＴの断面図、第２図は本発明
の一実施例を示すＭＥＳＦＥＴの断面図、第３図はＡｌ
ｔ Ｇａ、−ｘ Ａｓ動作層中のＡｌＡｓモル比Ｘの深
さ方向依存性である。 １・・半絶縁性ＧａＡｓ ：）ぶ板 ２ ・＝ Ｎ形ＧａＡｓ ｋｈ作層 ６ ・ゲー １・電極 ４・・・ソース′電極 ５・・・ドし・イン＋は極 特許出願人 ［］本電気株式会社 、ＳＩＲ，□ 代理人 弁理士 内 原 目 ＼ 、第」図 第２図 第３図 運 、・１− ３０５−
の一実施例を示すＭＥＳＦＥＴの断面図、第３図はＡｌ
ｔ Ｇａ、−ｘ Ａｓ動作層中のＡｌＡｓモル比Ｘの深
さ方向依存性である。 １・・半絶縁性ＧａＡｓ ：）ぶ板 ２ ・＝ Ｎ形ＧａＡｓ ｋｈ作層 ６ ・ゲー １・電極 ４・・・ソース′電極 ５・・・ドし・イン＋は極 特許出願人 ［］本電気株式会社 、ＳＩＲ，□ 代理人 弁理士 内 原 目 ＼ 、第」図 第２図 第３図 運 、・１− ３０５−
Claims (1)
- （１） 半絶縁性基板上に設けられ′ｋＮ形半導体動
作層上にゲート電極と、該ゲート電極に対］−互いに反
対方向の前記半導体動作層上に形成されたソース電極及
びドレイン電極とを具備した電界効果トランジスタにお
いて、前記Ｎ形半導体動作層のバンドギトツプ幅を半絶
縁性基板との界面からゲート電極を有する表面に向って
連続的に増加する構造としたことを特徴とする電界効果
トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4475783A JPS59171167A (ja) | 1983-03-17 | 1983-03-17 | 電界効果トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4475783A JPS59171167A (ja) | 1983-03-17 | 1983-03-17 | 電界効果トランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59171167A true JPS59171167A (ja) | 1984-09-27 |
Family
ID=12700298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4475783A Pending JPS59171167A (ja) | 1983-03-17 | 1983-03-17 | 電界効果トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59171167A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62112378A (ja) * | 1985-11-12 | 1987-05-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電界効果トランジスタ |
| US4814851A (en) * | 1985-06-21 | 1989-03-21 | Honeywell Inc. | High transconductance complementary (Al,Ga)As/gas heterostructure insulated gate field-effect transistor |
-
1983
- 1983-03-17 JP JP4475783A patent/JPS59171167A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4814851A (en) * | 1985-06-21 | 1989-03-21 | Honeywell Inc. | High transconductance complementary (Al,Ga)As/gas heterostructure insulated gate field-effect transistor |
| JPS62112378A (ja) * | 1985-11-12 | 1987-05-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電界効果トランジスタ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4641161A (en) | Heterojunction device | |
| JPH07335867A (ja) | 電界効果トランジスタ | |
| EP0163203B1 (en) | Multiple high electron mobility transistor structures without inverted heterojunctions | |
| US5596211A (en) | Field effect transistor having a graded bandgap InGaAsP channel formed of a two-dimensional electron gas | |
| US4590502A (en) | Camel gate field effect transistor device | |
| US5351128A (en) | Semiconductor device having reduced contact resistance between a channel or base layer and a contact layer | |
| JP2020092131A (ja) | 電界効果トランジスタおよびその製造方法 | |
| JP2758803B2 (ja) | 電界効果トランジスタ | |
| JPS5953714B2 (ja) | 半導体装置 | |
| US4442445A (en) | Planar doped barrier gate field effect transistor | |
| JPS59171167A (ja) | 電界効果トランジスタ | |
| EP1083608B1 (en) | Field-effect semiconductor device | |
| JPH023540B2 (ja) | ||
| JPH02111073A (ja) | 絶縁ゲート電界効果トランジスタおよびその集積回路装置 | |
| JPH0328821B2 (ja) | ||
| Kuang et al. | High‐current lattice‐strained In0. 59Ga0. 41As/In0. 52Al0. 48As modulation‐doped field‐effect transistors grown by molecular beam epitaxy | |
| GB2239557A (en) | High electron mobility transistors | |
| JPH05275453A (ja) | 接合ｆｅｔ及びその製造方法 | |
| JPH0261149B2 (ja) | ||
| JP2659181B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPS63281474A (ja) | 半導体装置 | |
| JPS6068661A (ja) | 半導体装置 | |
| KR920009896B1 (ko) | 갈륨비소 전계효과 트랜지스터 및 그 제조방법 | |
| JPH0763094B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JPH0327537A (ja) | 変調ドープ型電界効果トランジスタ |