JPS61176161A - ヘテロゲ−ト電界効果トランジスタ - Google Patents

ヘテロゲ−ト電界効果トランジスタ

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JPS61176161A
JPS61176161A JP60017378A JP1737885A JPS61176161A JP S61176161 A JPS61176161 A JP S61176161A JP 60017378 A JP60017378 A JP 60017378A JP 1737885 A JP1737885 A JP 1737885A JP S61176161 A JPS61176161 A JP S61176161A
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JP
Japan
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semiconductor film
layer
semiconductor
effect transistor
gate electrode
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JP60017378A
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English (en)
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Kunikazu Oota
太田　邦一
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
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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】 （産業上の利用分野） 本発明はへテロゲート電界効果トランジスタに関する◎ （従来技術とその問題点） 従来電界効果トランジスタでは、ゲート電極にメタルか
又はドナー又はアク七ブタ−を深くドープした導電性半
導体を用いていた。この場合導電性半導体とゲート電極
との仕事関数差が固定され、従って闇値電圧の選択の幅
は少なかった。従って消費電力が増加したシ、相補製ト
ランジスタを形成するのが難しい、あるいはデプレッシ
ョントランジスタが難しいなどの欠点があったＯ（発明
の目的） 本発明の目的は電界効果トランジスタの閾値電圧の自由
度金大きくすることを目的としている。
（発明の構成） 本発明によれば基板の上に活性層となる半導体膜と、更
にその上に前記半導体膜よりもノくンドギャ、プが広く
且つ導電性担体を該半導体に供給するかあるいはゲート
バリヤとなる半導体膜と更にその上にゲート電極を有し
、前記活性層にソーストトレー／が設けられたヘテロゲ
ート電界効果トランジスタにおいて、前記ゲート電極を
ドナー又はアクセプタ呻不純物をドープした半導体混晶
としたこと’ｔ％徴とするヘテロゲート電界効果トラン
ジスタが得られる。
（実施例） 第１図に本発明の実施例を示す。（ａ）図は電界効果ト
ランジスタの断面図である。半絶縁性ＧａＡｓ基板ｌに
真性又はＰ−ＧａＡｓ層２と、その上のＮｌｌ不純物を
ドープするか又はノンドープのＡＩ！１−８ＧａｘＡｓ
のゲート膜３とソースＮ層４とトレー／Ｎ＋層５及びＮ
−ＡｊＧａＩｎＡｓＰのゲート電極６で構成されている
。第１図（ｂ）はバンド図である。φはＮ−ＡｊＧａＩ
ｎＡｓＰとＡＩ！１−、ＧａｘＡｓ　３との伝導帯のバ
ンド不連続、χはＡｊｌ−ｘＧａｘＡｓ　３とＧａＡｓ
層２の伝導帯のバンド不連続値である。ｘ　＝０．３の
時χ＝Ｑ、３ｅｖ″”ｃ’Ｔｏる０又人６１−、Ｇａ、
Ａｓ　３の厚さをｄ。
その中のドナー濃度Ｎとすると、この電界効果トランジ
スタの闇値電圧ｖＴは次式で与えられる。
■７；１＋φ−χ−！Ｌ！ｌｌ’ｄ２ Ｃ 但しεは人ｊ’１−ｘＧａｘＡｓの誘電率でおる０混晶
ＡｊＧａＡｓＰの組成を変えることによって、以下に示
すように基板と格子定数ｔ−ｉ合させてφが変えられる
。
体 第２図に１１−Ｖ族半導漕の伝導帯及び価電子帯のエネ
ルギーと格子定数の関係を図示したものである。まずゲ
ートバリヤ層ｊｕｌ−ｘＧａｘＡｓ混晶について述べる
ｏ　ＧａＡｓ　（２−１と２−２）と人ｊＡｓ（２−３
と２−４）で混晶Ａｊｌ−ｘＧａＸＡｓｉ作製した場合
のバンドエツジと格子定数は大体２−５と２−６で与え
られる０ここで格子定数は混合比Ｘ＝０の時ｕＡｓの値
に％ｘ＝１の時ＧａＡｓの値となシ、一般にはｌ　　Ｘ
　＊　Ｋに内分した値になる。バンドエツジの値は一般
にＸの直線に近い２次曲線になることが知られているが
１本発明の考え方を示すには、１次式の近似で十分でお
る０第２図の２−５と２−６は以上の考え方から決めら
れる０電界効果トランジスタでは通常ｘ　＝０．３の値
とたっていることは先に述べ九〇との混晶の格子定数は
基板のＧａＡｓのそれにほぼ整合している０次に本発明
のゲート電極層ＡｊＧａＩｎＡｓＰ混晶について述べる
。ＧａＰ　（２−７と２−８）とＩｎＡｓ（２−９と２
−１０）の混晶’ｅＧａＡｓ基板に格子定数を整合させ
ると第２図の２−１１と２−１２を得る。伝導帯のエツ
ジ２−１１は直線近似ではＧａＡ１のゲー）１−用いた
場合より龜少し下に下がっている程度あるので、φはＧ
ａＡｓゲートの時よシ少し大きくなると言う結果になり
ている。しかし、２次の曲がシの効果を入れると２−７
と２−９ｔ−結ぶ直線は下向きに垂れ下がるので、混晶
の伝導帯ノバンドエッジ２−１１は図よりももっと下（
〜０．３ｅＶ）Ｋ下がり、従ってもつと大きなφが期待
される。φを小さくするにはバンドエツジ２−１１を′
）シ上げればよいが、そのためにはＧａ８ｂ又はｈｔｓ
ｂとＧａＰとの混晶を用いればよい。更にとの混晶と元
の混晶とを混合すれば混合比によりてφの値は連続的に
変えられる口 品 ゲート電極層としてＮ型の混夛會用いたのでドナーたと
えばＳムを高ドープすると１は段々小さ玄 くなる。一方たとえばＢｅやｚ秤−プじてｐＷにすると
フェルミレベルは価電子帯に近づきＶはゲート半導体の
バンドギャップに近い値になるＯ従ってｐ型ゲートを用
いるとバンドギャップによってＶ？ｔ’犬きくすること
が出来る０以上の方法によってｖＴは広い範囲で自由に
変えることが出来、ノーマリオフ及びノー賃すオン型の
電界効果が可能になる〇 以上Ｎチャンネル型の電界効果トランジスタについて述
べたが基本的な考え方はＰチャンネルのトランジスタに
対しても適用出来る。
又トランジスター間を水素のイオン注入等の方法で電気
的に分離し、真性のＧａＡｓ基板金用いれば、同基板の
上のトランジスターのゲート電極の混晶のみを変えるこ
とによってＰチャンネルとＮチャンネルの電界効果トラ
ンジスターが可能になり、相補型の回路管形成すること
ができ消費電力が小さくなる◎また、しきい値電圧を低
い値に設定できるのでこのことからも消費電力を小さく
することができる〇 又、活性層として前記実施例では、（）ａＡｓ２ｉ用い
た場合を考えたが、Ｉｎｋ、　ＩｎＡｓ、　Ｇａｒｂ、
　ｋ１８ｂ。
ＩｎＳｂ又はこれらの混晶を用いた電界効果トランジス
タにも同様に適用出来る。また活性層としてたとえばｐ
型半導体層を用いた場合はｎ型基板を使い電気的に絶縁
してもよいりまた基板として絶縁体基板を使ってもよい
。
（発明の効果） 以上のように本発明によれば、ヘテロゲート電界効果ト
ランジスターの闇値電圧の制御が自由になった。
【図面の簡単な説明】
第１図ｔａ）ｔ　（ｂ）はそれぞれ本発明の電界効果）
２ンジスタの断面図とバンド図 第２図はゲート半導体混晶の形成法を示す図。 ７１−１　　図 （ｂ）

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 　基板の上に活性層となる半導体膜と、更にその上に前
    記半導体膜よりもバンドギャップが広く且つ導電性担体
    を該半導体に供給するかあるいはゲートバリヤとなる半
    導体膜と更にその上にゲート電極を有し、前記活性層に
    ソースとドレーンが設けられたヘテロゲート電界効果ト
    ランジスタにおいて、前記ゲート電極をドナー又はアク
    セプター不純物をドープした半導体混晶としたことを特
    徴とするヘテロゲート電界効果トランジスタ。
JP60017378A 1985-01-31 1985-01-31 ヘテロゲ−ト電界効果トランジスタ Pending JPS61176161A (ja)

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