JPS61231769A - 電界効果型トランジスタ - Google Patents

電界効果型トランジスタ

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JPS61231769A
JPS61231769A JP7385585A JP7385585A JPS61231769A JP S61231769 A JPS61231769 A JP S61231769A JP 7385585 A JP7385585 A JP 7385585A JP 7385585 A JP7385585 A JP 7385585A JP S61231769 A JPS61231769 A JP S61231769A
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semiconductor
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JP7385585A
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Kunihiro Arai
邦博 荒井
Takashi Mizutani
孝 水谷
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types 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
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/80Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
    • H01L29/802Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with heterojunction gate, e.g. transistors with semiconductor layer acting as gate insulating layer, MIS-like transistors

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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】 〔概要] アンドープの電子親和力に差がある半導体層を含む多層
エピタキシャル膜の電子親和力が大なる半導体の電子親
和力が小なる半導体との界面近傍をnチャネルとする電
界効果トランジスタであって、該電子親和力が小なる半
導体の上にアンドープの半導体層と?型半導体層とを形
成し、小さな正のしきい値を再現性、均一性良く実現し
た。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、しきい値の均一性、再現性媚二優れた常時オ
フ形電界効果トランジスタに関する。
〔従来の技術] 従来のGaAsゲート電界効果トランジスタを第6図(
=表わしている。図において、半絶縁性GaAs基板1
上に、アンドープのQ&As層2.アンドープのALx
G&+−zktr層(o<X、=i ) 3 rがそれ
らの順に積層されている積層体4が形成され、積層体4
上に、n型不純物が高濃度(ニドープされたGaAs層
5および金属m6がこれらの順に積層されている積層体
7が局部的にストライプ状に形成され、上記積層体4中
に、上記積層体7を幅方向にはさんだ両位置において、
高いn型不純物濃度(≧I X1018m−3)を有す
る第1.第2の半導体領域8,9が、AzXcal−z
AiAs層から少なくともGaAs層2に達する深さに
局所的に形成され、上記第1および第2の半導体領域8
,9に、第1.第2の電極10゜11がそれぞれ付され
、よって、上記第1.第2の半導体領域8,9を各々ソ
ース領域、ドレイン領域とし、上記積層体4のGaAs
層2の、GaAs層2とAtzGal−1Aa層5の界
面に近い領域をnチャネル形成領域とし、上記第1.第
2の電極10.11をソース電極、ドレイン電極とし、
金属層6をゲート電極とする構成を有し°〔いる。以上
が従来提案されているGaAmゲート電界効果トランジ
スタの構成である(参考文献; 文献1 )  K、 Matsumoto、 M、Og
awa、’l’、Wada、N、Hashizume。
T、 Yao 、 and Y、 Hayaahi 。
E#ctron、 Lett、 、 20 、462 
(1984)文献2)  P、 M、 So&mon、
 C,M、 Knoed!Ar、 and L、Wri
ght。
IEEE、 EDL−5,379(1984) )。
この様な構成を有する電界効果トランジスタによれば、
ゲート電極6に、ゲート電圧ffG)を印加していない
状態V。=O9では、第7図(a)にエネルギー・バン
ド図で示すように、Qa AS層2とA4GJ −XA
aAs層3面にポテンシャルの井戸は形成されておらず
、したがって、ポテンシャルの井戸中に電子が蓄積され
ることがないために、ソース電極10とドレイン電極1
1 の間響二電気的導通は無い。すなわち、該電界効果
トランジスタはオフ状態である。一方、ゲート電極6に
正のゲート電圧を印加した状態、V、>Oでは、第7図
(b)1ニエネルギー・バンド図を示すように、GIA
II層2とAtxGl+−1As層3の界面にポテンシ
ャルの井戸が形成され、電子が井戸中に蓄積されるため
、ソース電極1oとドレイン電極11は、電気的に導通
する。したがって該電界効果トランジスタは、しきい値
ゼロの電界効果トランジスタとして機能する。
該電界効果トランジスタは、しきい値が、GaAs1w
I2やAtz Ga 1−1 As層3の厚さや、意図
せず≦;混入した不純物の濃度にあまり依存しないため
に、しきい値の再現性、しきい値のワエハ内均−性に層
れている。
公知の電界効果トランジスタの他の例は、HEMT(高
゛峨子移動度トランジスタ)である。HEMTは、半絶
縁性GaAs基板上にエピタキシャル成長したアンドー
プGaAsの活性層およびn型に高濃度にドーピングし
たA4 Ga 1−x As層の二層構造を基本とする
。HEMTのしきい値は、該Atx Ga I −X 
A s層の膜厚および不純物濃度を適切に調整すること
により、=10ボルトから、+0.8ボルトの範囲の任
意の値とすることができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、従来の第6図のQa Asゲート電界効果トラ
ンジスタではしきい値が、構造上、0ボルト(ユ固定さ
れており、論理回路を構成する上で、より望ましい小さ
な正の値(、10〜100 rnV )を実現できない
という欠点をもつ。
一方、HEMT l=おいては、そのしきい値は、該A
tzGa+−XAs/lの膜厚および不純物濃度に敏感
に依存する。このため、HEMTは、しきい値の均一性
・再現性を得ることが、必ずしも容易でないという欠点
をもつ。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、例えば第6図の素子構造においてアンドープ
AtX Ga 1−X As層6とn+Ga、As層5
0間(ニアンドープGaAs層(膜厚6〜30 nm 
)を設けることを特徴とする。同様な構成は他の半導体
材料系の電界効果型トランジスタにも適用される。
〔作用〕
その構成により、しきい値が小さな正の値(10〜10
0mV)であり、かつ、しきい値の再現性・均一性に優
れた常時オフ型電界効果トランジスタ構造が実現される
〔実施例〕
第1図は、本発明の実施例である。アンドープAtx 
G’ 1−x As jj’k、n+GaAs層5の間
に、アンドープGaAs層12(膜厚5〜30 nm 
)を設けることを除いて、第6図と全く同じであり、対
応部には同一番号で指示し゛〔ある。アンドープGaA
s層の作用について以下に説明する。
ゲート電極にゲート電圧を印加しCいない状態について
考える。もしも、n+GILAm層5からアンドープG
aAs層12へ、電子が移動することがないならば、エ
ネルギー・バンド図は、第2図(a)に示すとうり、第
7図(A)と実質的に同一であり、したがってしきい値
はゼロである。しかし、実際には、電子がn+GaAs
層5から、アンドープGaAs層12へ、熱エネルギー
によりもれ出すために、アンドープGaAs層12が負
の電荷をもつ。この責の電荷により、アンドープGaA
s層12中に、第2図(b)に示すように、′成子をア
ンドープGaAs層12からn+GaAII層5に押し
もどす方向に、ポテンシャルの勾配が生じ、アンドープ
GaAs層2の伝導体端が、n十Q&As層5のフェル
ミエネルギーに対し゛〔エネルギーΔEだけもちあがる
。このため、しきい値VTRは、ΔEという正の値とな
る。
しきい値の、nGaAs層5の不純物濃度Nに対する依
存性(アンドープGaAs層12の膜厚を1Qnmとし
た場合)の計算例を、第6図に示す。たとえば不純物濃
度がI X 1019cW1−3のとき、しきい値は、
約70 mVという小さな正の値である。また、不純物
濃度が±50%ずれたときの、しきい値変動は、はぼ±
9mVである。これに対して同じしきい値のHEMTで
は、上記の不純物濃度バラツキに対応するしきい値変動
は約400mVであり、本発明の電界効果トランジスタ
のしきい値変動がきわめて小さいことがわかる。アンド
ープGaAs層5の不純物濃度を1×10 としたとき
の、しきい値の、アンドープGaAs /15の膜厚t
に対する依存性の計算例を第4図に示す。膜厚が±25
係ずれたときの、しきい値の変動1;はぼ±9mVであ
る。同じしきい値のHEMTでは、上記の膜厚バラツキ
に対応するしきい値変動は約400mVであり2、本発
明の電界効果トランジスタのしきい値変動がきわめ′〔
小さいことがわかる。
以上により、本発明の電界効果トランジスタは、しきい
値が正の小さな値(10〜100 mv)であり、かつ
、しきい値の再現性・均一性に優れた常時オフ形電界効
果トランジスタであることがわかる。
第3図に示す実施例は、第1図で金属膜6を除いた構造
の電界効果トランジスタで、第1図と対応部分に同一番
号で指示してあり、n+GaAa層5をゲート電極とし
て使用するものである。
第1図、第3図では、GaAs −AtzGal−2A
s系の半導体多層膜を用いた電界効果トランジスタにつ
いて述べたが、本発明の考え方は当然他の半導体材料系
の電界効果型トランジスタにも適用できる。
すなわち、第1図または第3図で、2をアンドープの半
導偉人とし、3をアンドープでありかつ電子親和力が半
導体Aより小さな半導体Bとし12をアンドープの半導
体Aとし5をn型に高濃度にドープした半導体Aとした
場合にも、同様の効果が期待できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の電界効果型トランジスタ
は、しきい値が小さな正の値(10〜100mV)であ
り、かつ、しきい値の裏作パラメータ(膜厚および不純
物濃度)に対する依存性が小さいため、しきい値の再現
性、均一性に優れているという特徴を有する。
したがって、高速、低消費電力の大規模集積回路への応
用に適する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例の素子断面図、第2図(
al (b)はそのエネルギー・バンド図、第3図は本
発明における電界効果型トランジスタのしきい値の不純
物濃度依存性を示す線図、第4図は本発明における電界
効果型トランジスタのしきい値の膜厚依存性を示す線図
、第3図は本発明の第2の実施例の素子断面図、第6図
は従来公知のGaAsゲート電界効果型トランジスタの
断面図、 第7図(a) (b)は第6図の素子のエネルギー・バ
ンド図である。 1・・・半絶縁性GaAs基板 2・・・アンドープQaAs、Q藷) 3・・・アンドープAt、GA、−xAM (層)5 
−  n”−GaA+s  (層ン6・・・金属層 7”” (”−GaAs/金属)積層体8・・・ソース
領域(n+型半導体領域)9・・・ドレイン領域(n+
型半導体領域)10・・・ソース電極 11・・・ドレイン電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.半絶縁性半導体基板上に順に、 アンドープの第1の半導体でなる第1の層、アンドープ
    であり且つ電子親和力が第1の半導体よりも小さな第2
    の半導体でなる第2の層、アンドープの第1の半導体で
    なる第3の層、高濃度のn型にドープされた第1の半導
    体でなる第4の層の各層が形成された多層エピタキシャ
    ル膜を備え、 前記アンドープの第1の半導体でなる第1の層の前記ア
    ンドープであり且つ電子親和力が第1の半導体よりも小
    さな第2の半導体でなる第2の層との界面に近い部分を
    nチャネルとすることを特徴とする電界効果型トランジ
    スタ。
  2. 2.前記半絶縁性半導体基板が半絶縁性GaAs基板で
    あり、前記第1の半導体がGaAsであり、前記第2の
    半導体がAl_xGa_1_−_xAs(0<x<1)
    であり、且つ、前記第3の層のアンドープのGaAsの
    膜厚が3〜30nmであることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の電界効果型ランジスタ。
JP7385585A 1985-04-08 1985-04-08 電界効果型トランジスタ Expired - Lifetime JPH0695531B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6286768A (ja) * 1985-10-01 1987-04-21 テレフンケン・エレクトロニク・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング デイプレツシヨン形−電界効果トランジスタ
JPS63244779A (ja) * 1987-03-20 1988-10-12 インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン 電界効果トランジスタ
WO2001097274A3 (en) * 2000-06-12 2002-04-11 Motorola Inc Heterostructure field effect transistor and method of manufacturing it

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6286768A (ja) * 1985-10-01 1987-04-21 テレフンケン・エレクトロニク・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング デイプレツシヨン形−電界効果トランジスタ
JPS63244779A (ja) * 1987-03-20 1988-10-12 インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン 電界効果トランジスタ
WO2001097274A3 (en) * 2000-06-12 2002-04-11 Motorola Inc Heterostructure field effect transistor and method of manufacturing it
JP2004503937A (ja) * 2000-06-12 2004-02-05 モトローラ・インコーポレイテッド ヘテロ構造電界効果トランジスタおよびその製造方法
US6821829B1 (en) 2000-06-12 2004-11-23 Freescale Semiconductor, Inc. Method of manufacturing a semiconductor component and semiconductor component thereof

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