JPS6143480A - 電界効果トランジスタ - Google Patents
電界効果トランジスタInfo
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- JPS6143480A JPS6143480A JP16487084A JP16487084A JPS6143480A JP S6143480 A JPS6143480 A JP S6143480A JP 16487084 A JP16487084 A JP 16487084A JP 16487084 A JP16487084 A JP 16487084A JP S6143480 A JPS6143480 A JP S6143480A
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- semiconductor layer
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- laminated
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 36
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000005533 two-dimensional electron gas Effects 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 21
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 abstract description 7
- 238000002513 implantation Methods 0.000 abstract description 6
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- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
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Classifications
-
- H01L29/7781—
Landscapes
- 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】
(産業上の利用分野)
この発明は、二次元状態に分布す、る高移動度の、雷千
の流量を電界によって制御する霊界効果トランジスタに
関する。
の流量を電界によって制御する霊界効果トランジスタに
関する。
(従来の技術)
従来から、変調ドーピングを利用した高電子移動度トラ
ンジスタが提案されている。第2図(Alはgj3.に
る。
ンジスタが提案されている。第2図(Alはgj3.に
る。
この従来構造では、21は半絶縁性GaAs基板、2z
は厚さが約100OAの不純物無添加(以下ア・/ドー
プと称する)のGaAs層、23は約200OAの厚さ
のアンドープkl o、3 Ga o、7As層、2小
はSlがl X l’018an−”程度添加され厚さ
が約200λのn+−A4o、3Gao、7Aa層、2
5は厚さが約40OAのアンドープGaAs層、26は
このアンドープGaAs層25中の、n” −A6o、
3Cao、7As層z4との接合界面に蓄積された二次
元電子ガス、′27はSlをlX10cm 程度添加
した300 X程度の厚さのn+−GaAs層、z8は
同じ< Siを3 X 1018cx−”程度添加した
aoo X程度の厚さのn+−GaAs層、z9及び3
0はAu Geの電極層からなるソース及びドレインの
オーミック電極、81はこれラソース及びドレイン電極
29及び3oの下側にn+−AJO13GaO,? A
s層z4までにAuGeを拡散して得た1−領域、そし
て8zはT1電極層からなるゲート電極である。
は厚さが約100OAの不純物無添加(以下ア・/ドー
プと称する)のGaAs層、23は約200OAの厚さ
のアンドープkl o、3 Ga o、7As層、2小
はSlがl X l’018an−”程度添加され厚さ
が約200λのn+−A4o、3Gao、7Aa層、2
5は厚さが約40OAのアンドープGaAs層、26は
このアンドープGaAs層25中の、n” −A6o、
3Cao、7As層z4との接合界面に蓄積された二次
元電子ガス、′27はSlをlX10cm 程度添加
した300 X程度の厚さのn+−GaAs層、z8は
同じ< Siを3 X 1018cx−”程度添加した
aoo X程度の厚さのn+−GaAs層、z9及び3
0はAu Geの電極層からなるソース及びドレインの
オーミック電極、81はこれラソース及びドレイン電極
29及び3oの下側にn+−AJO13GaO,? A
s層z4までにAuGeを拡散して得た1−領域、そし
て8zはT1電極層からなるゲート電極である。
第1図(Blは第1図(Alに示した構造のエネルギー
バンド構造を示す線図で、第1図(ハに示した番号と同
一の番号で対応する構成成分を夫々示す。尚、図中、8
8はフエルミレベルヲ示ス。
バンド構造を示す線図で、第1図(ハに示した番号と同
一の番号で対応する構成成分を夫々示す。尚、図中、8
8はフエルミレベルヲ示ス。
この従来構造の電界効果トランジスタでは、n” k
l o、a Ga o、7As層2小内の電子がアンド
ープGaAs層z5内に拡散によって流出しそこに二次
元的に分布する自由電子ガスz6として蓄、漬し、この
二次元電子ガスz6を、ソース電極29及びドレイン電
極30間に印加した電圧でアンドープ層z5+ とn −Alo、、Gao、7As層24との界面に
平行な電界を掛けて、高#動度な持った電子として伝導
さ。
l o、a Ga o、7As層2小内の電子がアンド
ープGaAs層z5内に拡散によって流出しそこに二次
元的に分布する自由電子ガスz6として蓄、漬し、この
二次元電子ガスz6を、ソース電極29及びドレイン電
極30間に印加した電圧でアンドープ層z5+ とn −Alo、、Gao、7As層24との界面に
平行な電界を掛けて、高#動度な持った電子として伝導
さ。
せている。
(発明が解決しようとする問題点)
ところで、n+−GaAs層27はしきい値電圧を負の
側ヘシフトさせるためと、相互コンダクタンス9mを増
大させるために設けた層である。
側ヘシフトさせるためと、相互コンダクタンス9mを増
大させるために設けた層である。
しかしながら、このn −GaAs層27はエピタキ
シャル成長によって成長させる為、Siの添加量と膜厚
の再現性が乏しく、これがため、しきい値電圧の制御が
困難であるという欠点があった。
シャル成長によって成長させる為、Siの添加量と膜厚
の再現性が乏しく、これがため、しきい値電圧の制御が
困難であるという欠点があった。
この発明の目的は、しきい値電圧の制御性と再現性の優
れた高電子移動度電界効果トランジスタを提供するとと
kある。
れた高電子移動度電界効果トランジスタを提供するとと
kある。
(問題点を解決するだめの手段)
この発明の要点は、電極直下の表面に注入量(ドーズ量
)と注入深さの再現性に優れたイオン注入法によってn
タイプの薄い半導体層を設けた点にある。
)と注入深さの再現性に優れたイオン注入法によってn
タイプの薄い半導体層を設けた点にある。
従って、この発明の電界効果トランジスタによれば、基
板の上側に電子親和力が小さいドナー型゛不純物が添加
された第一半導体層と、この第一半導体層の上側に設け
られ、電子親和力が大きい不純物無添加の第二半導体j
うと、この第二半導体層上に設けられ、電子親和力が大
きくドナーイオンがイオン注入された第三半導体層と、
この第三半導体層上に設けられたソース1「極、ドレイ
ン電極及びゲート電極とを具え、前述の第三半導体層の
ドナーイオンのドーズ量を空乏化が生ずる程度の母とし
、前述の第二半導体層に蓄積した二次元電子をnチャン
ネルのキャリアとすることを特徴とするものである。
板の上側に電子親和力が小さいドナー型゛不純物が添加
された第一半導体層と、この第一半導体層の上側に設け
られ、電子親和力が大きい不純物無添加の第二半導体j
うと、この第二半導体層上に設けられ、電子親和力が大
きくドナーイオンがイオン注入された第三半導体層と、
この第三半導体層上に設けられたソース1「極、ドレイ
ン電極及びゲート電極とを具え、前述の第三半導体層の
ドナーイオンのドーズ量を空乏化が生ずる程度の母とし
、前述の第二半導体層に蓄積した二次元電子をnチャン
ネルのキャリアとすることを特徴とするものである。
(作用)
このような構造の電界効果トランジスタによれば、ゲー
ト電極直下の第三半導体層に対するドナーイオンをイオ
ン注入しているため、この注入イオンの注入量(ドーズ
量)と注入の深さの再現性が、従来の方法よりも、著し
く向上し、従って、しきい値電圧の精密な制御と均一性
、さらにはその再現性が著しく向上する。
ト電極直下の第三半導体層に対するドナーイオンをイオ
ン注入しているため、この注入イオンの注入量(ドーズ
量)と注入の深さの再現性が、従来の方法よりも、著し
く向上し、従って、しきい値電圧の精密な制御と均一性
、さらにはその再現性が著しく向上する。
又、この第三半導体層にはドナーイオンが注入゛されて
いるため、しきい値電圧を負の側へシフ゛ト!− の電界効果トランジスタを形成することが出来るため、
相互コンダクタンスgmが大きくなる。
いるため、しきい値電圧を負の側へシフ゛ト!− の電界効果トランジスタを形成することが出来るため、
相互コンダクタンスgmが大きくなる。
(実 施 例)
以下、図面を参照してこの発明の詳細な説明する。
第1図(A)はこの発明の電界効果トランジスタの一実
施例を示す路線的断面図で、第1図(Blはそのエネル
ギーバンド構造を示す線図である。
施例を示す路線的断面図で、第1図(Blはそのエネル
ギーバンド構造を示す線図である。
第1図(A)に示すように、lは基板で、例えば、半絶
縁性GaAs基板とする。2は基板l上に積層させたア
ンドープ層で、例えば、厚さが100OA程度のアンド
ープGaAs層である。3はこのアンドープ層2上に積
層させたアンドープ層、例えば、厚さ約200OAのア
ンドニブAJ o、3 Ga o、7 As層である。
縁性GaAs基板とする。2は基板l上に積層させたア
ンドープ層で、例えば、厚さが100OA程度のアンド
ープGaAs層である。3はこのアンドープ層2上に積
層させたアンドープ層、例えば、厚さ約200OAのア
ンドニブAJ o、3 Ga o、7 As層である。
壺はこのAl O,3Gao418層3上に積層され、
−子親和力が小さくドナー型の不純物が添加された°第
一半導体層(変調ドーピング層)で、この場合にはこの
層蛋をSlが1XlOcWL 程度添加された厚さ約2
00 X程度のn” −A#、、Gao、7As層とす
る。さらに、この層4上に積層された層はスペーサ層5
であって1、厚さが約10OAのアンドープAl、3
Cao、7 As層からなっている。さらに、6はこの
スベーfN5上に積層された、電子親和力の大きい第二
半導体層であって、この場合にはこの層6を厚さが約4
0OAのアンドープCaAs層とする。
−子親和力が小さくドナー型の不純物が添加された°第
一半導体層(変調ドーピング層)で、この場合にはこの
層蛋をSlが1XlOcWL 程度添加された厚さ約2
00 X程度のn” −A#、、Gao、7As層とす
る。さらに、この層4上に積層された層はスペーサ層5
であって1、厚さが約10OAのアンドープAl、3
Cao、7 As層からなっている。さらに、6はこの
スベーfN5上に積層された、電子親和力の大きい第二
半導体層であって、この場合にはこの層6を厚さが約4
0OAのアンドープCaAs層とする。
さらに、7は第二半導体層6であるアンドープGaAs
内の、第一半導体層Φの側、すなわち、スペーサ層5を
構成するアンドープkl ol、3Ga(14As層と
の接合界面に蓄積された二次元電子ガスである。
内の、第一半導体層Φの側、すなわち、スペーサ層5を
構成するアンドープkl ol、3Ga(14As層と
の接合界面に蓄積された二次元電子ガスである。
さらに、8はこの第二半導体層上に積層された、電子親
和力の大きい第三半導体層であって、この場合にはこの
層を81イオンを1OKeVで3 X 1011cm”
−2前後注入した、厚さ約400 Xのn+−GaAs
層とする。また、9及び10は第三半導体層8を構成す
る?−GaAs層上に設けられAuCe電極層から成る
ソース及びドレイン電極であり、11はこのn+−Ga
As層8上に設けられ、T1電極層から・成るゲート電
極である。そして、1zはソース電極9及びドレイン電
極10の下側に第二半導体層6を突き抜けるように設け
た高不純物9度領域、例えば、AuGeを拡散させて設
けだn+−領域でちる。又、13は高不純物濃度領域、
例えば、ゲート電極11をマスクとしてセルフアライメ
ントで81イオンを60KeVで1×10 α だけ注
入しした各層に対応する層には同一番号を付して示す。
和力の大きい第三半導体層であって、この場合にはこの
層を81イオンを1OKeVで3 X 1011cm”
−2前後注入した、厚さ約400 Xのn+−GaAs
層とする。また、9及び10は第三半導体層8を構成す
る?−GaAs層上に設けられAuCe電極層から成る
ソース及びドレイン電極であり、11はこのn+−Ga
As層8上に設けられ、T1電極層から・成るゲート電
極である。そして、1zはソース電極9及びドレイン電
極10の下側に第二半導体層6を突き抜けるように設け
た高不純物9度領域、例えば、AuGeを拡散させて設
けだn+−領域でちる。又、13は高不純物濃度領域、
例えば、ゲート電極11をマスクとしてセルフアライメ
ントで81イオンを60KeVで1×10 α だけ注
入しした各層に対応する層には同一番号を付して示す。
尚、14はフェルミレベルを示す。この図からも理解出
来るように、変調ドーピング層であるn+−AJ、、G
a(、,7As層Φ内の電子がアンドープGaAs層6
内に拡散されて、二次元電子ガス7として蓄積されてい
る。従って、この場合にも、従来と同様に、ソース及び
ドレイン電極9及び10′間に電圧を印加してこの層6
の界面に平行な電界を掛けると、この二次元電子ガス7
は高移動度の°電子として伝導させる。
来るように、変調ドーピング層であるn+−AJ、、G
a(、,7As層Φ内の電子がアンドープGaAs層6
内に拡散されて、二次元電子ガス7として蓄積されてい
る。従って、この場合にも、従来と同様に、ソース及び
ドレイン電極9及び10′間に電圧を印加してこの層6
の界面に平行な電界を掛けると、この二次元電子ガス7
は高移動度の°電子として伝導させる。
上述した第三半導体層を形成しているn+−GaAs層
8はしきい値電圧を負の側ヘシフトさせるため及び相互
コンダクタンス、9mを増大させるために設けたもので
あって、しきい値電圧の再現性と重大な係わりをもって
いる。このnj −GaAs層8の形成はイオン注入量
と注入深さの再現性が著しく優れたイオン注入法によっ
て行う。
8はしきい値電圧を負の側ヘシフトさせるため及び相互
コンダクタンス、9mを増大させるために設けたもので
あって、しきい値電圧の再現性と重大な係わりをもって
いる。このnj −GaAs層8の形成はイオン注入量
と注入深さの再現性が著しく優れたイオン注入法によっ
て行う。
尚、この発明は上述した実施例にのみ限定されるもので
はない。例えば、アンドープ A/l’64 Cao4 As層から成るスペーサ層6
はアンド−1゛、も必要な層ではないので省略しても良
い。
はない。例えば、アンドープ A/l’64 Cao4 As層から成るスペーサ層6
はアンド−1゛、も必要な層ではないので省略しても良
い。
さらに、上述したS1ドープ゛のn+−GaA、s層1
3・1 はソース・ゲート間抵抗及びドレイン・ゲート
間抵抗を低減するために設けたものである。このイオン
注入用のドナーイオンとしてSlの代わりに・S 、
Seを用いることも出来る。
3・1 はソース・ゲート間抵抗及びドレイン・ゲート
間抵抗を低減するために設けたものである。このイオン
注入用のドナーイオンとしてSlの代わりに・S 、
Seを用いることも出来る。
さらに、上述したGaAs及びAlo、a Ca o、
7As材料の組み合わせを、Ino、53 Go、47
As / InP 。
7As材料の組み合わせを、Ino、53 Go、47
As / InP 。
Ga In As / Alg 、4B I n
o 、52 As材料で置換して(1,470,53 も良い。その場合、GaAsを1nO,53GO,47
AS又はGa I n Asに、AJ O,3G
a o、7AsをInP又は0.47 0.53 Ado、、、In。s2 ASにそれぞれ置換すれば良
い。
o 、52 As材料で置換して(1,470,53 も良い。その場合、GaAsを1nO,53GO,47
AS又はGa I n Asに、AJ O,3G
a o、7AsをInP又は0.47 0.53 Ado、、、In。s2 ASにそれぞれ置換すれば良
い。
(発明の効果)
上述した説明からも明らかなように、この発明の電界効
果トランジスタによれば、注入イオンのドーズ量を注入
の深さの再現性に非常に優れたイオン注入法によって、
ゲート直下の第三半導体層にイオン注入が行われている
ので、しきい値電圧の再現性及び制御性が従来よりも著
しく向上するという利点がある。 。
果トランジスタによれば、注入イオンのドーズ量を注入
の深さの再現性に非常に優れたイオン注入法によって、
ゲート直下の第三半導体層にイオン注入が行われている
ので、しきい値電圧の再現性及び制御性が従来よりも著
しく向上するという利点がある。 。
さらに、この第三半導体層へのドナーイオンの注入によ
り、しきい値電圧を負の側へシフトさせることが出来る
利点がある。
り、しきい値電圧を負の側へシフトさせることが出来る
利点がある。
さらに、二次元電子ガス層とゲート電極間の距離が短く
てもエンノ・ンスメントモードとデイブレツションモー
ドの電界効果トランジスタを作ることが出来るため、相
互コンダクタンス9mが太きくなるという利点がある。
てもエンノ・ンスメントモードとデイブレツションモー
ドの電界効果トランジスタを作ることが出来るため、相
互コンダクタンス9mが太きくなるという利点がある。
この発明の電界効果トランジスタはしきい値電圧の精密
な制(財)と均一性、再現性が要求される集積回路に利
用して好適である。
な制(財)と均一性、再現性が要求される集積回路に利
用して好適である。
第1図fA1及び(Blはこの発明の電界効果トランク
(A′Iスタの実施例を示す路線断面図及びその
エネルギーバンド構造を示す線図、 第2図は従来の電界効果トランジスタを示す断面図であ
る。 l・・・基板 2,3・・・不純物無添加
層4・・・第一半導体層 5・・・スペーサ層6・
・・第二半導体層 7・・・二次元電子ガス8・・
・第三半導体1脅 9・・・ソース電極第1図 6: ′$二ηテ;凋;イA6Δ1 7: =;欠7r1.tチ〃゛ス 1: V二手1本層 q゛ ソース舊1な lθ: ドしイン/を極
(A′Iスタの実施例を示す路線断面図及びその
エネルギーバンド構造を示す線図、 第2図は従来の電界効果トランジスタを示す断面図であ
る。 l・・・基板 2,3・・・不純物無添加
層4・・・第一半導体層 5・・・スペーサ層6・
・・第二半導体層 7・・・二次元電子ガス8・・
・第三半導体1脅 9・・・ソース電極第1図 6: ′$二ηテ;凋;イA6Δ1 7: =;欠7r1.tチ〃゛ス 1: V二手1本層 q゛ ソース舊1な lθ: ドしイン/を極
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 基板の上側に電子親和力が小さいドナー型不純物が添加
された第一半導体層と、 該第一半導体層の上側に設けられ、電子親和力が大きく
不純物無添加の第二半導体層と、 該第二半導体層上に設けられ、電子親和力が大きくドナ
ーイオンがイオン注入された第三半導体層と、 該第三半導体層上に設けられたソース電極、ドレイン電
極及びゲート電極とを具え、 前記第三半導体層のドナーイオンのドーズ量を空乏化が
生ずる程度の量とし、前記第二半導体層に蓄積した二次
元電子ガスをnチャンネルのキャリアとすることを特徴
とする電界効果トランジスタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16487084A JPS6143480A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 電界効果トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16487084A JPS6143480A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 電界効果トランジスタ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6143480A true JPS6143480A (ja) | 1986-03-03 |
Family
ID=15801487
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16487084A Pending JPS6143480A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 電界効果トランジスタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6143480A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04370288A (ja) * | 1991-06-17 | 1992-12-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 抄紙機のツインワイヤフォーマの脱水装置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5726472A (en) * | 1980-07-24 | 1982-02-12 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
-
1984
- 1984-08-08 JP JP16487084A patent/JPS6143480A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5726472A (en) * | 1980-07-24 | 1982-02-12 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04370288A (ja) * | 1991-06-17 | 1992-12-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 抄紙機のツインワイヤフォーマの脱水装置 |
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