JPS61237473A - 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
- JPS61237473A JPS61237473A JP8045885A JP8045885A JPS61237473A JP S61237473 A JPS61237473 A JP S61237473A JP 8045885 A JP8045885 A JP 8045885A JP 8045885 A JP8045885 A JP 8045885A JP S61237473 A JPS61237473 A JP S61237473A
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- Japan
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- gallium
- semiconductor layer
- arsenic
- effect transistor
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- 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】
（発明の技術分野ン
本発明はゲート電極より不純物無添加のアルミニウムー
ガリウム−砒素混晶半導体層を介して印加される電界に
よって、ガリウム−砒素半導体層中の２次元電子数を制
御することにより、ソース電極とドレイン電極間のコン
ダクタンスを制御する電界効果トランジスタに関する。
ガリウム−砒素混晶半導体層を介して印加される電界に
よって、ガリウム−砒素半導体層中の２次元電子数を制
御することにより、ソース電極とドレイン電極間のコン
ダクタンスを制御する電界効果トランジスタに関する。
（従来技術とその問題点）
従来より不純物無添加のガリウム−砒素半導体層上シζ
、不純物無添加のアルミニウム・ガリウム−砒素混晶半
導体層を設けてなることを特徴とする電界効果トランジ
スタが提案されている。
、不純物無添加のアルミニウム・ガリウム−砒素混晶半
導体層を設けてなることを特徴とする電界効果トランジ
スタが提案されている。
（荒井、水容、柳川、昭和６０年度電子通信学会総合全
国大会講演論文集分冊２．５頁および小倉、他、電子通
信学会技術研究報告第８４巻７７号８１頁（１９８４年
））これらの電界効果トランジスタでは、ガリウム−砒
素半導体層とアルミニウムーガリウム−砒素混晶半導体
層の電子親和力の違いにζより、ガリウム−砒素半導体
層内に高移動度の２次元電子が形成され、この２次元電
子をチャネルとして用いることにより優れた動作特性を
実現することができる。さらに１これらの電界効果トラ
ンジスタでは、三村に二って考案された同様に２次元電
子をチャネルとして用いる電界効果トランジスタ（特許
公報昭５９−５３７１４）と異なり、アルミニラム−ガ
リウム−砒素混晶半導体に不純物が添加されていないた
めに、しきい値電圧の温度安定性、晃照射に対する安定
性に優れている。しかしながら、不純物無添加のガリウ
ム−砒素半導体層上に不純物無添加のアルミニウムーガ
リウム−砒素混晶半導体層を設けてなることを特徴とす
る電界効果トランジスタではそのしきい値電圧がゲート
電極にｎ生型ガリウム−砒素層を用いた場合的８５ｍＶ
１タングステンシリサイドを用いた場合約１．５ｖであ
り、これらの電界効果トランジスタはノーマリ−オフ型
である。電界効果トランジスタを用いて集積回路を構成
するにはノーマリオフ型だけではその回路構成が制限さ
れ、ノーマリ−オン型の電界効果トランジスタを実現す
ることが論理遅延時間、耐雑音性を向上させる際に重要
となっている。しかしながら、従来の構造によるガリウ
ム−砒素半導体層上に不純物無添加のアルミニウムーガ
リウム−砒素混晶半導体層を設けてなることを特徴とす
る電界効果トランジスタにおいてはノーマリオン型のト
ランジスタを実現することは困難であり、該電界効果ト
ランジスタを用いた集積回路では論理遅延時間、耐雑音
性などに問題があった。
国大会講演論文集分冊２．５頁および小倉、他、電子通
信学会技術研究報告第８４巻７７号８１頁（１９８４年
））これらの電界効果トランジスタでは、ガリウム−砒
素半導体層とアルミニウムーガリウム−砒素混晶半導体
層の電子親和力の違いにζより、ガリウム−砒素半導体
層内に高移動度の２次元電子が形成され、この２次元電
子をチャネルとして用いることにより優れた動作特性を
実現することができる。さらに１これらの電界効果トラ
ンジスタでは、三村に二って考案された同様に２次元電
子をチャネルとして用いる電界効果トランジスタ（特許
公報昭５９−５３７１４）と異なり、アルミニラム−ガ
リウム−砒素混晶半導体に不純物が添加されていないた
めに、しきい値電圧の温度安定性、晃照射に対する安定
性に優れている。しかしながら、不純物無添加のガリウ
ム−砒素半導体層上に不純物無添加のアルミニウムーガ
リウム−砒素混晶半導体層を設けてなることを特徴とす
る電界効果トランジスタではそのしきい値電圧がゲート
電極にｎ生型ガリウム−砒素層を用いた場合的８５ｍＶ
１タングステンシリサイドを用いた場合約１．５ｖであ
り、これらの電界効果トランジスタはノーマリ−オフ型
である。電界効果トランジスタを用いて集積回路を構成
するにはノーマリオフ型だけではその回路構成が制限さ
れ、ノーマリ−オン型の電界効果トランジスタを実現す
ることが論理遅延時間、耐雑音性を向上させる際に重要
となっている。しかしながら、従来の構造によるガリウ
ム−砒素半導体層上に不純物無添加のアルミニウムーガ
リウム−砒素混晶半導体層を設けてなることを特徴とす
る電界効果トランジスタにおいてはノーマリオン型のト
ランジスタを実現することは困難であり、該電界効果ト
ランジスタを用いた集積回路では論理遅延時間、耐雑音
性などに問題があった。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、従来技術による前述の問題点を解決するため
に２次元電子チャネルが形成されるガリウム−砒素半導
体層中にｎ型の不純物を添加するとしたものである。
に２次元電子チャネルが形成されるガリウム−砒素半導
体層中にｎ型の不純物を添加するとしたものである。
（作用）
ゲート電極として用いられる材料の電子親和力をχｍ
（電子ポル））、ｎ型不純物が添加されたガリウム−砒
素層の電子親和力をχＢ、 ｎ型不純物の密度をＮＤ（
ｒす、ｎ型不純物が添加されている領域の厚さを（１ｎ
（ｚ）、不純物無添加のアルミニウムーガリウム−砒素
層の厚さを’ｉｓ比誘電率をεｉ とすると、本発明に
よる電界効果トランジスタのしきい値電圧ｖｔｈ （ｖ
）は、ガリウム−砒素中の伝導電子数が零となる条件
より次式で表わされε１’Ｏ＊ ここで、ｑは電子の電荷量の絶対値、ｇ□は真空の誘電
率である。（１）弐はおいて、右辺第８項は本発明たよ
るガリウム−砒素半導体層中にｎ型の不純物を添加した
効果を表わしており、こ九よや本発明により、しきい値
電圧ｖｔｈを負の値ｌＩζすることができる。すなわち
、（１）式は本発明によりガリウム−砒素半導体層上に
不純物無添加のアルミニウム−ガリウム−砒素混晶半導
体層を設けてなることを特徴とする電界効果トランジス
タにおいてノーマリオフ型が実現できることを示してい
る。
（電子ポル））、ｎ型不純物が添加されたガリウム−砒
素層の電子親和力をχＢ、 ｎ型不純物の密度をＮＤ（
ｒす、ｎ型不純物が添加されている領域の厚さを（１ｎ
（ｚ）、不純物無添加のアルミニウムーガリウム−砒素
層の厚さを’ｉｓ比誘電率をεｉ とすると、本発明に
よる電界効果トランジスタのしきい値電圧ｖｔｈ （ｖ
）は、ガリウム−砒素中の伝導電子数が零となる条件
より次式で表わされε１’Ｏ＊ ここで、ｑは電子の電荷量の絶対値、ｇ□は真空の誘電
率である。（１）弐はおいて、右辺第８項は本発明たよ
るガリウム−砒素半導体層中にｎ型の不純物を添加した
効果を表わしており、こ九よや本発明により、しきい値
電圧ｖｔｈを負の値ｌＩζすることができる。すなわち
、（１）式は本発明によりガリウム−砒素半導体層上に
不純物無添加のアルミニウム−ガリウム−砒素混晶半導
体層を設けてなることを特徴とする電界効果トランジス
タにおいてノーマリオフ型が実現できることを示してい
る。
ゲート電極として例えばタングステン・シリサイドを用
いた場合、χｍ−χＳは約０．８電子ボルトであり、不
純物無添加のアルミニウム・ガリウム−砒素混晶半導体
層厚ｄｉ として４００Ａとした場合、ノーマリオフ
型の電界効果トランジスタを実現するのに必要なｎ型不
純物密度Ｎｌ）は、ｎ型不純物が添加されている領域の
厚さｄｎが５０ＯＡ のとき約３８１０１７α−３であ
り、容易に実現できる。
いた場合、χｍ−χＳは約０．８電子ボルトであり、不
純物無添加のアルミニウム・ガリウム−砒素混晶半導体
層厚ｄｉ として４００Ａとした場合、ノーマリオフ
型の電界効果トランジスタを実現するのに必要なｎ型不
純物密度Ｎｌ）は、ｎ型不純物が添加されている領域の
厚さｄｎが５０ＯＡ のとき約３８１０１７α−３であ
り、容易に実現できる。
ガリウム−砒素層内にはアルミニウムーガリウム−砒素
混晶半導体との電子親和力の相違により２次元電子が形
成される。この２次元電子数ｎＢ（ｃＩＫ−り は次式
で表わされる。
混晶半導体との電子親和力の相違により２次元電子が形
成される。この２次元電子数ｎＢ（ｃＩＫ−り は次式
で表わされる。
ここでＶＧ はゲート電圧である。この式よりゲート電
圧によって２次元電子数を制御することができ、したが
ってソース電極−ドレイン電極間のコンダクタンスを制
御することがわかる。
圧によって２次元電子数を制御することができ、したが
ってソース電極−ドレイン電極間のコンダクタンスを制
御することがわかる。
（実施例）
第１図に本発明の一実施例を表す要部切断側面図を示す
。本実施例を製造する工程の要点について説明する。ま
ず、基板１上に例えば分子線エピタキシャル成長法によ
り不純物無添加のガリウム−砒素層２を約０．４μｍ成
長し、引き続きｎ型不純物として例えばシリコンを例え
ば８ Ｘ １０１７ｍ−８程度含んだガリウム−砒素半
導体層３を約５０ＯＡ成長する。次にアルミニウム・ガ
リウム−砒素半導体層４を約４００Ａ成長し、例えばタ
ングステン−シリサイドなどの金属あるいは金属化合物
を蒸着し、ゲート電極５とする。次に金−ゲルマニウム
一二ツケルなとより成るオーム性電極を蒸着し、合金化
によりソース電極６、ドレイン電極７とする。
。本実施例を製造する工程の要点について説明する。ま
ず、基板１上に例えば分子線エピタキシャル成長法によ
り不純物無添加のガリウム−砒素層２を約０．４μｍ成
長し、引き続きｎ型不純物として例えばシリコンを例え
ば８ Ｘ １０１７ｍ−８程度含んだガリウム−砒素半
導体層３を約５０ＯＡ成長する。次にアルミニウム・ガ
リウム−砒素半導体層４を約４００Ａ成長し、例えばタ
ングステン−シリサイドなどの金属あるいは金属化合物
を蒸着し、ゲート電極５とする。次に金−ゲルマニウム
一二ツケルなとより成るオーム性電極を蒸着し、合金化
によりソース電極６、ドレイン電極７とする。
この電界効果トランジスタにおいて、ゲート電極５の下
のｎ型不純物が添加されたガリウム−砒素半導体層３中
に２次元電子８が形成され、増幅作用を担う。
のｎ型不純物が添加されたガリウム−砒素半導体層３中
に２次元電子８が形成され、増幅作用を担う。
第１図に例示した実施例においては、ゲート電極５とし
て、金属あるいは金属化合物を用いたが、これらの代わ
りにｐ型あるいはｎ型の不純物を高濃度に添加した低抵
抗のガリウム−砒素を用いても良い。
て、金属あるいは金属化合物を用いたが、これらの代わ
りにｐ型あるいはｎ型の不純物を高濃度に添加した低抵
抗のガリウム−砒素を用いても良い。
ここに例示した工程以外にも既存の技術を応用した種々
の改変が可能であることは云うまでもない。
の改変が可能であることは云うまでもない。
（発明の効果）
本発明により、ガリウム−砒素半導体層上に不純物無添
加のアルミニウムーガリウム−砒素混晶半導体を設けて
なることを特徴とする電界効果トランジスタにおいて、
従来の構造では困難であったノーマリオン型を実現する
ことができ、集積回路などの電界効果トランジスタの応
用分野において低消費電力化、高集積化が可能となり、
本発明は工業上多大な貢献をなすものである。
加のアルミニウムーガリウム−砒素混晶半導体を設けて
なることを特徴とする電界効果トランジスタにおいて、
従来の構造では困難であったノーマリオン型を実現する
ことができ、集積回路などの電界効果トランジスタの応
用分野において低消費電力化、高集積化が可能となり、
本発明は工業上多大な貢献をなすものである。
第１図は本発明の実施例で電界効果トランジスタの要部
切断側面図である。 ｌ：基板、２：不純物無添加のガリウム−砒素半導体層
、８：ｎ型不純物を添加したガリウム。 砒素半導体層、４＝不純物無添加のアルミニウムーガリ
ウム−砒素層、５：ゲート電極、６：ソース電極、７：
ドレイン電極、８：２次元電子。
切断側面図である。 ｌ：基板、２：不純物無添加のガリウム−砒素半導体層
、８：ｎ型不純物を添加したガリウム。 砒素半導体層、４＝不純物無添加のアルミニウムーガリ
ウム−砒素層、５：ゲート電極、６：ソース電極、７：
ドレイン電極、８：２次元電子。
Claims (1)
- （１）基板上に在つて、ガリウム−砒素半導体層上に不
純物無添加のアルミニウム−ガリウム−砒素混晶半導体
層を有し、該混晶半導体層上にゲート電極を設け、ゲー
ト電極の両側に対向してソース電極とドレイン電極を設
け、ソース電極とドレイン電極間のガリウム−砒素半導
体層内に形成される２次元電子をチャネル内に有する電
界効果トランジスタにおいて、ガリウム−砒素半導体層
にｎ型不純物が添加されている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 |
|---|---|---|---|
| JP8045885A JPS61237473A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 電界効果トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8045885A JPS61237473A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 電界効果トランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61237473A true JPS61237473A (ja) | 1986-10-22 |
| JPH0260061B2 JPH0260061B2 (ja) | 1990-12-14 |
Family
ID=13718812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8045885A Granted JPS61237473A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 電界効果トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61237473A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04233771A (ja) * | 1990-07-31 | 1992-08-21 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 電界効果トランジスタ及びその製造方法 |
| US5153682A (en) * | 1987-12-25 | 1992-10-06 | Mitsubishi Monsanto Chemical Company | HEMT device with doped active layer |
| US5177026A (en) * | 1989-05-29 | 1993-01-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for producing a compound semiconductor MIS FET |
-
1985
- 1985-04-15 JP JP8045885A patent/JPS61237473A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5153682A (en) * | 1987-12-25 | 1992-10-06 | Mitsubishi Monsanto Chemical Company | HEMT device with doped active layer |
| US5177026A (en) * | 1989-05-29 | 1993-01-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for producing a compound semiconductor MIS FET |
| JPH04233771A (ja) * | 1990-07-31 | 1992-08-21 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 電界効果トランジスタ及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0260061B2 (ja) | 1990-12-14 |
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