JPS6027172A - 電界効果トランジスタ装置 - Google Patents
電界効果トランジスタ装置Info
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- JPS6027172A JPS6027172A JP13536683A JP13536683A JPS6027172A JP S6027172 A JPS6027172 A JP S6027172A JP 13536683 A JP13536683 A JP 13536683A JP 13536683 A JP13536683 A JP 13536683A JP S6027172 A JPS6027172 A JP S6027172A
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- Japan
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- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 7
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 abstract description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 5
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 1
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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
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、高移動度看二子へテロ接合電界効果トランジ
スタ装置に関するものである。
スタ装置に関するものである。
第１図は、従来のこの種の電界効果トランジスタ装置の
一例を示す断面図で、１は半絶縁性のＧａＡｓ基板、２
はノンドープＧａＡｓ層、３はノンドープＡＡｔＧａＡ
ｓ層、４はｎ形ｋｌ Ｇａ Ａ ｓ層、５はｎ形ＧａＡ
ｓ層であシ、６はゲート電極、７はソース電極、８はド
レイン電極、８はノンドープＧａＡｓ層２とノンドープ
ＡＪＧａＡｓ層３とのへテロ界面である。また、第２図
はそのバンドダイアグラムであシ、１０は伝導帯端、１
１は価電子帯端、１２はイオン化したドナー、１３は２
次元電子、１４ハフエルミレベル、１５はチャネル層で
ある。
一例を示す断面図で、１は半絶縁性のＧａＡｓ基板、２
はノンドープＧａＡｓ層、３はノンドープＡＡｔＧａＡ
ｓ層、４はｎ形ｋｌ Ｇａ Ａ ｓ層、５はｎ形ＧａＡ
ｓ層であシ、６はゲート電極、７はソース電極、８はド
レイン電極、８はノンドープＧａＡｓ層２とノンドープ
ＡＪＧａＡｓ層３とのへテロ界面である。また、第２図
はそのバンドダイアグラムであシ、１０は伝導帯端、１
１は価電子帯端、１２はイオン化したドナー、１３は２
次元電子、１４ハフエルミレベル、１５はチャネル層で
ある。
このように、従来この種の装置においては、ヘテロ界面
９は必ず混晶を含んで形成される。すなわち、図示の例
ではへテロ界面９はＡｌＧａＡｓ −ＧａＡｓで構成さ
れる。また、これをＡｌＩｎＡｓ −ＧａＩｎＡｓで構
成することもあるが、いずれも３元合金を含んでいる。
９は必ず混晶を含んで形成される。すなわち、図示の例
ではへテロ界面９はＡｌＧａＡｓ −ＧａＡｓで構成さ
れる。また、これをＡｌＩｎＡｓ −ＧａＩｎＡｓで構
成することもあるが、いずれも３元合金を含んでいる。
このため、その界面８には混晶材料に本質的に含まれる
不均一が生じる。例えば第３図は第１図の一部を原子的
尺度にまで拡大して示した図であるが、ヘテロ界面９は
、隣接するノンドープＡＡ！ＧａＡｓとＧａＡｓとで構
成される混晶のために、原子的尺度において平坦となら
ない。また、第４図はチャネルＲ１５の最低エネルギー
準位を第３図のＡ−Ａ’綜に治って示したものであるが
、第４図から明らかなように当該最低エネルギ準位は、
隣接するノンドープＡｌＧａＡｓ層３の成分の影響を受
けるために平坦ではない。この結果、チャネルＲ１５を
走る２次元を子１３の運動に大きな影響を与え、移動度
を著しく低下させていた。
不均一が生じる。例えば第３図は第１図の一部を原子的
尺度にまで拡大して示した図であるが、ヘテロ界面９は
、隣接するノンドープＡＡ！ＧａＡｓとＧａＡｓとで構
成される混晶のために、原子的尺度において平坦となら
ない。また、第４図はチャネルＲ１５の最低エネルギー
準位を第３図のＡ−Ａ’綜に治って示したものであるが
、第４図から明らかなように当該最低エネルギ準位は、
隣接するノンドープＡｌＧａＡｓ層３の成分の影響を受
けるために平坦ではない。この結果、チャネルＲ１５を
走る２次元を子１３の運動に大きな影響を与え、移動度
を著しく低下させていた。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その
目的は、チャネル層に治ったヘテロ界面を原子的尺度で
一様に形成し、チャネル層を走る電子の移動度を高めた
高移動度電子へテロ接合電界効果トランジスタを提供す
ることにある。
目的は、チャネル層に治ったヘテロ界面を原子的尺度で
一様に形成し、チャネル層を走る電子の移動度を高めた
高移動度電子へテロ接合電界効果トランジスタを提供す
ることにある。
このような目的を達成するために、本発明は、ヘテ日界
面を２元化合物のみ、つまＪ） ＧａＡｓとＡｌＡ３と
によって形成したものである。
面を２元化合物のみ、つまＪ） ＧａＡｓとＡｌＡ３と
によって形成したものである。
すなわち、ＧａＡｓ１２からなるチャネル層１５とへテ
ロ界面を形成する層として、当該ＧａＡｓ層２とｎ形Ａ
ＪＧａＡｓ層４との間に介在させるノンドープ層は、格
子整合がとシ易い、当該ＡｌＧａ Ａｓ層４と同じ組成
のＡ／ＧａＡｓを用いるという従来の常識を覆して、２
元合金のＡｌＡｓを用いたものである。以下、実施例を
用いて本発明の詳細な説明する。
ロ界面を形成する層として、当該ＧａＡｓ層２とｎ形Ａ
ＪＧａＡｓ層４との間に介在させるノンドープ層は、格
子整合がとシ易い、当該ＡｌＧａ Ａｓ層４と同じ組成
のＡ／ＧａＡｓを用いるという従来の常識を覆して、２
元合金のＡｌＡｓを用いたものである。以下、実施例を
用いて本発明の詳細な説明する。
第５図は本発明の一実施例を示す断面図である。
図において、１は半絶縁性のＧａＡｓ基板、２はノンド
ープＧ１Ａｓ層、４はｎ形Ａ７ＧａＡｓ層で厚さは５０
０〜５．０００丸５はゲート電極６．ソース電極７およ
びドレイン電極８を取シ付けるために設けたｎ形ＧａＡ
ｓ層で、これらの構成は第１図に示したものと同様であ
る。しかして、本実施例ではノンドープＧａＡｓ層２と
へテロ界面を形成する層として、第１図のノンドープＡ
ｌＧａＡｓ層３の代シにノンドープＡｌＡｓ層１Ｂを用
いておシ、１７がそのヘテロ界面である。また、第６図
は第５図の構成におけるバンドダイヤグラム、第７図は
第５図の一部を原子的尺度で拡大した図、第８図はチャ
ネル層の２次元電子の状態を第７図のＢ−Ｂ’線に治っ
て示した図で、１Ｂは第１準位の２次元電子の波１動関
数、１９は第２準位の２次元電子の波動関数、２０はノ
ンドープＡｌＡｓ層１６にしみ出た電子の波動関数であ
る。さらに第９図はチャネル層１５の最低エネルギー準
位を第７図のＡ−Ａ’綜にン８つて示したものである。
ープＧ１Ａｓ層、４はｎ形Ａ７ＧａＡｓ層で厚さは５０
０〜５．０００丸５はゲート電極６．ソース電極７およ
びドレイン電極８を取シ付けるために設けたｎ形ＧａＡ
ｓ層で、これらの構成は第１図に示したものと同様であ
る。しかして、本実施例ではノンドープＧａＡｓ層２と
へテロ界面を形成する層として、第１図のノンドープＡ
ｌＧａＡｓ層３の代シにノンドープＡｌＡｓ層１Ｂを用
いておシ、１７がそのヘテロ界面である。また、第６図
は第５図の構成におけるバンドダイヤグラム、第７図は
第５図の一部を原子的尺度で拡大した図、第８図はチャ
ネル層の２次元電子の状態を第７図のＢ−Ｂ’線に治っ
て示した図で、１Ｂは第１準位の２次元電子の波１動関
数、１９は第２準位の２次元電子の波動関数、２０はノ
ンドープＡｌＡｓ層１６にしみ出た電子の波動関数であ
る。さらに第９図はチャネル層１５の最低エネルギー準
位を第７図のＡ−Ａ’綜にン８つて示したものである。
上述したように２元化合物半導体のみでヘテロ界面１７
を作製したことによシ、混晶中導体に特有のクラスタリ
ングの゛影響がなくなう、第７図に示したようにヘテロ
界面１７は原子的尺度で平坦となる。このように２元化
合物半導体のみで形成されたヘテロ界面１７が平坦であ
ることは、電子の走るチャネルＭ１５に隣接する層との
界面における電子の衝突を減少させ、電子の移動度を高
めるのに大きな効果をもたらす。さらに、第８図に示す
ように２次元電子の波動関数１８．１９がノンドープＡ
ｌＡｓ層１６に１０〜２０Ａ程度しみ出しているが（２
０）、Ｌみ出している層が混晶でないＡ／Ａｓ 層１６
であるため、合金散乱による移動度の低下も防ぐことが
できる。さらに第９図に示すように電子の走るチャネル
層１５の最低エネルギーはチャネル層１５に泊ってきわ
めて平坦となシ、電子の運動を妨げない。これらの効果
により、チャネル層１５におけるキャリア移動度はきわ
めて高くなる。
を作製したことによシ、混晶中導体に特有のクラスタリ
ングの゛影響がなくなう、第７図に示したようにヘテロ
界面１７は原子的尺度で平坦となる。このように２元化
合物半導体のみで形成されたヘテロ界面１７が平坦であ
ることは、電子の走るチャネルＭ１５に隣接する層との
界面における電子の衝突を減少させ、電子の移動度を高
めるのに大きな効果をもたらす。さらに、第８図に示す
ように２次元電子の波動関数１８．１９がノンドープＡ
ｌＡｓ層１６に１０〜２０Ａ程度しみ出しているが（２
０）、Ｌみ出している層が混晶でないＡ／Ａｓ 層１６
であるため、合金散乱による移動度の低下も防ぐことが
できる。さらに第９図に示すように電子の走るチャネル
層１５の最低エネルギーはチャネル層１５に泊ってきわ
めて平坦となシ、電子の運動を妨げない。これらの効果
により、チャネル層１５におけるキャリア移動度はきわ
めて高くなる。
なお、上記構成においてノンドープＧａＡｓ層２は、厚
みが０．１μｍ程度以上あればＧａＡｓ基板１からの影
響がなくなり、他方５μｍを越える厚みのものを成長さ
せることは経済的ではないため、０．１〜５μｍ程度の
厚みとすることが望ましい。
みが０．１μｍ程度以上あればＧａＡｓ基板１からの影
響がなくなり、他方５μｍを越える厚みのものを成長さ
せることは経済的ではないため、０．１〜５μｍ程度の
厚みとすることが望ましい。
また、ノンドープＡｌＡｓ層１６杜、厚みが５０＾未満
の程度であるとｎ形Ａ／ＧａＡｓ層４からのもれの影響
が生じ、逆に２００〜５００λ程度以上となるとｎ形Ａ
ＡｉＧａＡｓ層４を設けた効果がなくなるため、５０〜
５００Ａ、さらに好ましくは５０〜２ｏＯＡ程度の厚み
とすることが望ましい。
の程度であるとｎ形Ａ／ＧａＡｓ層４からのもれの影響
が生じ、逆に２００〜５００λ程度以上となるとｎ形Ａ
ＡｉＧａＡｓ層４を設けた効果がなくなるため、５０〜
５００Ａ、さらに好ましくは５０〜２ｏＯＡ程度の厚み
とすることが望ましい。
以上説明したように、本発明によれば、チャネル層に泊
ったヘテロ界面をノンドープＧａＡｓ −Ａ／Ａｓ、す
なわち２元化合物−２元化合物半導体で形成したことに
よシ、ヘテ四界面を原子的尺度で一様平坦とし、２次元
電子の移動度をさらに高めて高移動度電子へテロ接合構
造を用いた超高速電界効果トランジスタの応答速度を一
層高めることができる。
ったヘテロ界面をノンドープＧａＡｓ −Ａ／Ａｓ、す
なわち２元化合物−２元化合物半導体で形成したことに
よシ、ヘテ四界面を原子的尺度で一様平坦とし、２次元
電子の移動度をさらに高めて高移動度電子へテロ接合構
造を用いた超高速電界効果トランジスタの応答速度を一
層高めることができる。
第１図は従来の高邪ｍＷ電子ヘテｐ接合電界効果トラン
ジスタ装置の断面図、第２図はそのバンドダイアグラム
、第３図は第１図の一部を原子の尺度まで拡大して示し
た断面図、第４図はチャネル層の最低エネルギー準位を
示す図、第５図は本発明の一実施例を示す断面図、第６
図はバンドダイアグラム、第７図は原子的尺度まで拡大
した断面図、第８図はチャネル層の２次元電子の状態を
示す図、第９図はチャネル層の最低エネルギー準位を示
す図である。 １・・φ・半絶縁性ＧａＡｓ基板、２・・・・ノンドー
プＧａＡｓ層（第１の層）、４・・・・ｎ形ＡＡｉＧａ
Ａｓ ＠ （第３の層）、５６＠＠＠Ｑ形ＧａＡｓ層（
第４の層）、６ｓ・・・ゲート電極、７・・・・ソース
電極、８・・・・ドレイン電極、１５・ｌｌ１１・チャ
ネル層、１６−＠ψ・ノンドープＧａＡｓ層（第２の層
）、１７・・・・ペテロ界面。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人 山川数構 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第９図
ジスタ装置の断面図、第２図はそのバンドダイアグラム
、第３図は第１図の一部を原子の尺度まで拡大して示し
た断面図、第４図はチャネル層の最低エネルギー準位を
示す図、第５図は本発明の一実施例を示す断面図、第６
図はバンドダイアグラム、第７図は原子的尺度まで拡大
した断面図、第８図はチャネル層の２次元電子の状態を
示す図、第９図はチャネル層の最低エネルギー準位を示
す図である。 １・・φ・半絶縁性ＧａＡｓ基板、２・・・・ノンドー
プＧａＡｓ層（第１の層）、４・・・・ｎ形ＡＡｉＧａ
Ａｓ ＠ （第３の層）、５６＠＠＠Ｑ形ＧａＡｓ層（
第４の層）、６ｓ・・・ゲート電極、７・・・・ソース
電極、８・・・・ドレイン電極、１５・ｌｌ１１・チャ
ネル層、１６−＠ψ・ノンドープＧａＡｓ層（第２の層
）、１７・・・・ペテロ界面。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人 山川数構 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第９図
Claims (2)
- （１）半絶縁性ＧａＡｓ基板上に第１の層としてノンド
ープＧａＡｓ層、第２の層としてノンドープＧａＡｓ層
、第３の層としてｎ形ＡＪＧａＡｓ層および第４の層と
してｎ形ＧａＡｓ層を順次形成し、第４の層上にソース
、ゲートおよびドレインの各電極を取シ付けてなる電界
効果トランジスタ装置。 - （２）ｉｌの層の厚さを０．１〜５μｍ１ 第２の層の
厚さを５０〜２００Ａとしたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の電界効果トランジスタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13536683A JPS6027172A (ja) | 1983-07-25 | 1983-07-25 | 電界効果トランジスタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13536683A JPS6027172A (ja) | 1983-07-25 | 1983-07-25 | 電界効果トランジスタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6027172A true JPS6027172A (ja) | 1985-02-12 |
| JPS6330788B2 JPS6330788B2 (ja) | 1988-06-21 |
Family
ID=15150045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13536683A Granted JPS6027172A (ja) | 1983-07-25 | 1983-07-25 | 電界効果トランジスタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6027172A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61230381A (ja) * | 1985-04-05 | 1986-10-14 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPS61192128U (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-29 | ||
| JPH07169945A (ja) * | 1993-12-16 | 1995-07-04 | Nec Corp | 電界効果トランジスタ |
| US8261844B2 (en) | 2005-10-13 | 2012-09-11 | Air Water Safety Service Inc. | Fire extinguisher |
-
1983
- 1983-07-25 JP JP13536683A patent/JPS6027172A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61230381A (ja) * | 1985-04-05 | 1986-10-14 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPS61192128U (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-29 | ||
| JPH0216102Y2 (ja) * | 1985-05-17 | 1990-05-01 | ||
| JPH07169945A (ja) * | 1993-12-16 | 1995-07-04 | Nec Corp | 電界効果トランジスタ |
| US8261844B2 (en) | 2005-10-13 | 2012-09-11 | Air Water Safety Service Inc. | Fire extinguisher |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6330788B2 (ja) | 1988-06-21 |
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