JPS6143480A - 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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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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JP
Japan
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layer
semiconductor layer
electrode
laminated
electron affinity
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Pending
Application number
JP16487084A
Other languages
English (en)
Inventor
Haruhisa Kinoshita
木下 治久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • H01L29/7781

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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。

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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 。
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。
(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。   。
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。
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

  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。
JP16487084A 1984-08-08 1984-08-08 電界効果トランジスタ Pending JPS6143480A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5726472A (en) * 1980-07-24 1982-02-12 Fujitsu Ltd Semiconductor device

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