JPS6052062A - 電界効果トランジスタ - Google Patents

電界効果トランジスタ

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JPS6052062A
JPS6052062A JP15981683A JP15981683A JPS6052062A JP S6052062 A JPS6052062 A JP S6052062A JP 15981683 A JP15981683 A JP 15981683A JP 15981683 A JP15981683 A JP 15981683A JP S6052062 A JPS6052062 A JP S6052062A
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JP
Japan
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region
layer
gaas
channel
impurity concentration
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Application number
JP15981683A
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English (en)
Inventor
Masaki Ogawa
正毅 小川
Toshio Baba
寿夫 馬場
Takashi Mizutani
隆 水谷
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to EP84304300A priority patent/EP0133342B1/en
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    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • 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
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
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    • H01L31/035236—Superlattices; Multiple quantum well structures
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電界効果トランジスタに関する。
電界効果トランジスタ（ＰＥＴ　）の超高速化をはかる
には、ゲート長短縮と同時に、ソース・ゲート間の寄生
抵抗の低減が重要である。
本発明の目的はソース・ゲート間の寄生抵抗が小さく、
シかも基板電流の小さなＦＥＴを提供するところにある
。
本発明のＦＥＴでは、チャネルに対１〜てその長さ方向
に隣接して第１の半導体よりなる第１の高不純物濃度領
域が設けられ、第１の高不純物濃度領域の下方に接して
、第１の半導体より電気陰性度の小さな低不純物濃度の
第２の半導体と高不純物濃度の第１の半導体が交互に積
層された超格子領域が設けられてお秒、電流供給源とな
る電極金属層は第１の高不純物濃度領域表面に形成され
ている。
超格子領域を構成する第１の半導体の厚さをキャリアの
波長程度に選び、第２の半導体の厚さをキャリアがトン
ネル可能な厚さに選べば、キャリアは超格子領域中体に
ひろがり、超格子領域は第１の半導体より小さな電気陰
性度を示す。このため超格子領域中のキャリアは変調ド
ープ効果によりチャネル方向に接した第１の高不純物濃
度領域中に移動するので、第１の高不純物濃度領域のキ
ャリア濃度は不純物ドープ量より増大する。この結果ソ
ース・ゲート間の寄生抵抗が低減できる。
超格子領域の厚さを適当に選べば、第１の高不純物濃度
層中に充分なキャリアを誘起でき、かつ超格子領域中の
キャリアをほとんど空乏化することができる。この結果
、本発明の構造では、チャネル層よりも深い領域まで高
濃度層を形成したにもかかわらず、チャネル層下の基板
を流れる電流を低減できる。したがって本発明の構造は
寄生抵抗の低減と同時に１基板電流も低減できる特長を
有している。
以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図は、本発明の構造を有した変調ドーグＦＲＴの断
面構造を示す。高抵抗ＧａＡｓ基板１上にｎｆｆ１不純
物濃度１　×１０”　Ｃ’ｎ１−”　＊厚さ５００Ｘの
Ａ７ｏ　、５Ｇａ０．７ＡＳ　Ｎ　２が形成されＡｊ２
ｏ、３０ｍ６５Ａｓと　Ｇ　ａ　Ａ　ｓの電気陰性度の
違いによる変調ドープ効果により高抵抗Ｇ　ａ　Ａ　ｓ
基板１のＡｌ１ｏ、ｓ　Ｇａ６．７Ａｓ層２に接する界
面に二次元電子層が形成される。第１図で示されたチャ
ネル層３はこの二次元電子によって形成されたものであ
る。チャネル層３の電気伝導度はＡ／！Ｑ、３　Ｇａ０
４Ａｓ上に設けられた昼電極６に印加される電圧によっ
て制御でき、したがってＦＥＴとして動作する。第１図
の実施例ではチャネル１１３およびＡＩＬｏ、５Ｇａ０
１丁Ａｓ層２に接してｎ型不純物濃度２ＸＩＯ”ｆｆ１
−’のＧａＡｓ領域４が設置され、ＧａＡｓ領域４に接
して厚さ２０ＡのノンドープＡＨＡ　ｓ層５１゜２Ｘ１
０”ｍ−墨の８１がドープされた厚さ２０ＡのＧａＡｓ
層５２が交互に積層された、全体の厚さが２８ＯＡの超
格子領域５が形成されている。Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層５２の
厚さは電子波長よ抄短かいので電子のエネルギー準位は
量子化され、しかもＡ１Ａ１５１の厚さは電子がトンネ
ルできる程薄いので０ａｋｓ　５２中の不純物８ｉから
誘起された電子は超格子中に広がってしまうが、この超
格子の電気陰性度はＧａＡｓより小さいため、変調ドー
プ効果により、電子は超格子領域に接したＧ　ａ　Ａ　
ｓ領域４に流れ込み超格子領域５け空乏化する。このた
め、チャネル層３に接した高不純物濃度ＧａＡａ領域４
の電子濃度はドープされた不純物濃度以上の濃度となる
。超格子領域中のＳｉ不純物準位はＡＺ　Ｘ　Ｇａ　１
−　ｘ　Ａ　ｓ混晶中よりもはるかに浅いので、本発明
の構造ではＧ　ａＡ　ｓ領域４中に効果的に電子を誘起
でさる特長をもつ。
Ａｕ　−Ｇｃ　合金膜は（１ａ　Ａ　ｓ領域４表面に形
成され、それぞれソース電極７．ドレイン電極８に写真
蝕刻法により整形されてい２．ｏ第１図の実施例ではチ
ャネル層３に接した高不純物濃度ＧａＡｓ領域４の電子
濃度が超格子領域５の効果により高められているため、
ソース・ゲート電極間およびドレイン・ゲート１！礪間
の寄生抵抗は低減されている。
このため本実施例の変調ドープＦＥＴは高速で動作する
。さらに本実施例では高不純物濃度ＧａＡｓ領域４の下
の超格子領域５は空乏化しているためソース電極７から
注入された電子は基板１を通ってドレイン１！極８に流
れ込むことがない。このため、ＦＥＴの飽和特性に優れ
、高速動作するという特長が発揮される。超格子領域５
％　ＧａＡｓ領域４を形成するには、膜厚制御性に優れ
た分子線エビクギシー法あるいは有機金層化学気相成長
法による選択代長技術看・用いるのが有利である。
５− 第２図は本発明の第２の実施例であるショットキゲート
型電界効果ト２ンジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）の断面構造を
示す。高抵抗Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板１上にｎ型不純物濃度
２Ｘ１０”ｍ−”　、厚さ２０００ＡのＧａＡ　ｓ層が
形成され、その表面ＫＡｌ／ゲート電極６が設置され−
Ｃ−イる。Ａｌ２とＧａＡｓ間のシ四ットキ障壁特性に
より該Ｇ　ａ　Ａ　ｓけ空乏層９とチャネル層３１に分
割されている。ゲート電極６に印加する電圧によりこの
分割比が変化し、チャネル層３１の電気伝導度は制御さ
れ、ＭＦｔ８ＦＦＴ　として動作する。第２図の実施例
では、チャネル層３１に接してｎ型不純物一度２Ｘ１０
”ｃＩｎ−”のＧａ　Ａ　ｓ領域４が設置され、このＧ
ａＡｓ領域４の下に厚さ２ＯＡのノンドープＡＪＡａ層
５１　、２Ｘ１０”副−島の別がドープされた厚さ２Ｏ
ＡのＧ　ａ　Ａ　ｓ層５２が交互に積層された厚さ２８
０人の超格子領域５が設置されている。Ｇ　ａ　Ａ　ｓ
層５２の厚さは電子波長より短かぐ、ＡＡＡｓ５１の厚
さは電子がトンネルできる程薄いので、ＧａＡｓ５２中
の不純物から誘起された電子は超格子中に広がってしま
うが、この超格子の電気陰性度は６一 ＧａＡｓより小さいため、変調ドープ効果により、電子
は超格子領域５に接したＧａＡｓ領域４に流れ込み、超
格子領域５は空乏化してしまう。このため、チャネル層
３に接した高不純物濃度Ｇ　ａ　Ａ　ｓ領域４の電子濃
度はドープされた不純物濃度以上の濃度となる。とくに
超格子領域中の８＋不純物準位はＡＪｘＧ　ａ　１−　
ｘＡｓ混晶中よりもはるかに浅いので、本発明の構造で
は、ＧａＡｓ領域４中に効果的に電子を誘起できる特長
をもつ。このため、チャネル層３に接した高不純物濃度
ＧａＡｓ領域４の電子濃度はドープされた不純物濃度以
上の濃度となる。
Ａ　ｕ　−Ｇ　ｅ合金膜けＧ　ａ　Ａ　ｓ領域４表面に
形成され、それぞれソース電極７．ドレイン電極８に写
真蝕刻法によシ整形されている。第２図の実施例ではチ
ャネル層３１に接した高不純物濃度ＧａＡｓ領域４の電
子濃度が超格子領域５の効果により高められてｈるため
、ソース・ゲート電極間およびドレイン・ゲート電極間
の寄生抵抗は低減されている。
このため、本実施例のＭＥＳＦＥＴは高速で動作する。
さらに本実施例では高不純物濃度Ｇ　ａＡ　ｓ領域４の
下の超格子領域５は空乏化しているためソース電極７か
ら注入された電子は基板１を通ってドレイン電極８に流
れ込むことがない。このため、ＦＥＴの飽和特性に優れ
、高速動作するという特長が発揮される。
以上本発明の実施例として、変調ドーグＦＥＴ。
ＭＢＳＦＢＴについて説明したが、他のＰＥＴ例えば接
合ゲート型ＦＢＴ、絶縁ゲート型Ｆ’ＥＴ等にも適用で
きることは云うオでも々い。オた半導体材料としてｒｎ
（）ａＡｓ混晶とＩｎ人ノ＾ｓ　／ｆｆ、品、あるいは
ＴｎＧａＡｓ混晶とｒｎＰ等の組み合わせでつくられた
種々のＦＥＴＫも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施例である変調ドープＦＥＴ
の断面構造を示す図、第２図は第２の実施例であるＭＥ
ＳＦ’ＥＴの断面構造を示す図。図中１は高抵抗（］ａ
Ａｓ基板、２はｎ型訂ｏ、５Ｇａｏ４Ａｓ層、３は高抵
抗Ｇ　ａ　Ａ　＠基板界面に形成されたチャネル層、３
１けｎ型ＧａＡ　ｓ層中に形成されたチャネル層、４は
高不純物濃度のＧａＡｙｓ領域、５１はノンドープＡｌ
Ａａ層、５２はＳ＋ドープＧ　ａ　Ａ　ｓ層、５はＡＪ
２ＡｓとＧａＡｓが交互に積層された超格子層、６けゲ
ート電極間 ドレインＡｕ−Ｇｅ　電極、９はｎ型ＧａＡｓ　＠中に
形成された空乏層である。 ９− ７１　図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電界効果トランジスタのチャネルに対しその長さ方向に
    隣接して第１の半導体よりなる第１の高不純物濃度領域
    が設けられ、第１の高不純物濃度領域の下方に接して第
    １の半導体より電気陰性度の小さな低不純物濃度の第２
    の半導体と、高不純物濃度の第１の半導体が交互に積層
    された超格子領域が設けられ、該＠１の高不純物濃度領
    域表面上に、金属層が設置されていることを特徴とした
    電界効果トランジスタ。
JP15981683A 1983-06-24 1983-08-31 電界効果トランジスタ Pending JPS6052062A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15981683A JPS6052062A (ja) 1983-08-31 1983-08-31 電界効果トランジスタ
US06/624,333 US4695857A (en) 1983-06-24 1984-06-25 Superlattice semiconductor having high carrier density
DE8484304300T DE3480631D1 (de) 1983-06-24 1984-06-25 Halbleiterstruktur mit uebergitter hoher traegerdichte.
EP84304300A EP0133342B1 (en) 1983-06-24 1984-06-25 A superlattice type semiconductor structure having a high carrier density
US07/043,046 US4792832A (en) 1983-06-24 1987-04-24 Superlattice semiconductor having high carrier density

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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