JPS62144365A - 積層構造 - Google Patents
積層構造Info
- Publication number
- JPS62144365A JPS62144365A JP28649385A JP28649385A JPS62144365A JP S62144365 A JPS62144365 A JP S62144365A JP 28649385 A JP28649385 A JP 28649385A JP 28649385 A JP28649385 A JP 28649385A JP S62144365 A JPS62144365 A JP S62144365A
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- Japan
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- semiconductor
- layer
- doped
- high purity
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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。
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、超高速ＦＥＴおよび高周波数ＦＥＴ等に用い
られる半導体の積層構造に関するものである。
られる半導体の積層構造に関するものである。
（従来の技術）
従来、半導体素子に用いられる積層構造は、２種の半導
体よりなり、その界面における伝導帯下端のエネルギー
値の低い方、または価電子帯上端のエネルギー値の高い
方（以下高純度府と呼ぶ）の界面付近に形成される凝三
角ポテンシャルに、もう一方の半導体（以下キャリヤ供
給層と呼ぶ）にドープされた不純物より供給された電子
またはホールを蓄積させることを利用してきた。そして
、各半導１本の、内部電界を考慮しない際の伝導帯下端
または価電子帯上端のエネルギー値は積層方向に関して
一定であった。（この１例は、ジャパニーズジャーナル
オブアプライドフイジツクス［ＪｐｎＪ、ｏｆ Ａｐｐ
ｌ。
体よりなり、その界面における伝導帯下端のエネルギー
値の低い方、または価電子帯上端のエネルギー値の高い
方（以下高純度府と呼ぶ）の界面付近に形成される凝三
角ポテンシャルに、もう一方の半導体（以下キャリヤ供
給層と呼ぶ）にドープされた不純物より供給された電子
またはホールを蓄積させることを利用してきた。そして
、各半導１本の、内部電界を考慮しない際の伝導帯下端
または価電子帯上端のエネルギー値は積層方向に関して
一定であった。（この１例は、ジャパニーズジャーナル
オブアプライドフイジツクス［ＪｐｎＪ、ｏｆ Ａｐｐ
ｌ。
Ｐｈｙｓ、、 １９ （１９８０） Ｌ２５５］に報告
されている）。
されている）。
（発明が解決しようとする問題点）
この時、高純度層内の、キャリヤ供給層との界面付近に
存在するキャリヤは、量子力学的に考えればその波動関
数はキャリヤ供給層内にまで浸み込んでいるため、キャ
リヤ供給層内のイオン化した不純物により散乱を受ける
。このため、高純度層とキャリヤ供給層内の間に、不純
物のドーピングはなく、キャリヤ供給層と同じバンド構
造を有する。スペーサ層を挿入することが広く利用され
ている。しかし、三のスペーサ層は薄すぎるとその効果
がなく、厚すぎるとキャリヤ供給層から高純度層へ十分
なキャリヤが供給できないという問題があった。
存在するキャリヤは、量子力学的に考えればその波動関
数はキャリヤ供給層内にまで浸み込んでいるため、キャ
リヤ供給層内のイオン化した不純物により散乱を受ける
。このため、高純度層とキャリヤ供給層内の間に、不純
物のドーピングはなく、キャリヤ供給層と同じバンド構
造を有する。スペーサ層を挿入することが広く利用され
ている。しかし、三のスペーサ層は薄すぎるとその効果
がなく、厚すぎるとキャリヤ供給層から高純度層へ十分
なキャリヤが供給できないという問題があった。
（問題点を解決するための手段）
本発明による積層構造は第１．第２．第３の半導体によ
る３層構造よりなり、真空準位より考えた伝導帯下端の
エネルギー値が第２の半導体層中で積層面に垂直方向に
第１の半導体から第３の半導体方向に単調に増大し、第
２の半導体をはさんで存在する第１および第３の半導体
の伝導帯下端のエネルギー値が、第２の半導体との界面
で、その界面における第２の半導体の伝導帯下端のエネ
ルギー値より大きく、第３の半導体の少なくとも一部の
領域にｎ型不純物がドープされていることに特徴がある
。また、もう一つの発明は、第１．第２．第３の半導体
による３層構造よりなり、真空準位より考えた価電子帯
上端のエネルギー値が第２の半導体層中で積層面に垂直
方向に第１の半導体から第３の半導体方向に単調に減少
し、第２の半導体をはさんで存在する第１および第３の
半導体の価電子帯上端のエネルギー値が、第２の半導体
との界面で、その界面における第２の半導体の伝導帯上
端のエネルギー値より小さく、第３の半導体の少なくと
も一部の領域にｐ型不純物がドープされていることに特
徴がある。
る３層構造よりなり、真空準位より考えた伝導帯下端の
エネルギー値が第２の半導体層中で積層面に垂直方向に
第１の半導体から第３の半導体方向に単調に増大し、第
２の半導体をはさんで存在する第１および第３の半導体
の伝導帯下端のエネルギー値が、第２の半導体との界面
で、その界面における第２の半導体の伝導帯下端のエネ
ルギー値より大きく、第３の半導体の少なくとも一部の
領域にｎ型不純物がドープされていることに特徴がある
。また、もう一つの発明は、第１．第２．第３の半導体
による３層構造よりなり、真空準位より考えた価電子帯
上端のエネルギー値が第２の半導体層中で積層面に垂直
方向に第１の半導体から第３の半導体方向に単調に減少
し、第２の半導体をはさんで存在する第１および第３の
半導体の価電子帯上端のエネルギー値が、第２の半導体
との界面で、その界面における第２の半導体の伝導帯上
端のエネルギー値より小さく、第３の半導体の少なくと
も一部の領域にｐ型不純物がドープされていることに特
徴がある。
（作用）
以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。第１図は、
第１の発明による積層構造の伝導帯下端の構造図である
。ここで、高純度層１１内の伝導帯下端１２は、内部電
界のない場合でも第１図（ａ）のように積層方向に関し
て変化している、そのため、電子供給層１３内のドナー
型不純物と、それより生じる電子による内部電界を考え
た場合でもバンド構造は第１図（ｂ）のようになり、高
純度層１１内の電子は、電子供給層１３と高純度層１１
の界面１４と逆側の界面１５に局在することになる。こ
のため、本発明では前述のスペーサ層が必要でなく、ま
た電子供給層１３に高いレベルでドーピングし、多くの
電子を高純度層１１内に蓄積させても界面１５に局在し
た電子に対するイオン化した不純物の影響はほとんどな
いことがわかる。
第１の発明による積層構造の伝導帯下端の構造図である
。ここで、高純度層１１内の伝導帯下端１２は、内部電
界のない場合でも第１図（ａ）のように積層方向に関し
て変化している、そのため、電子供給層１３内のドナー
型不純物と、それより生じる電子による内部電界を考え
た場合でもバンド構造は第１図（ｂ）のようになり、高
純度層１１内の電子は、電子供給層１３と高純度層１１
の界面１４と逆側の界面１５に局在することになる。こ
のため、本発明では前述のスペーサ層が必要でなく、ま
た電子供給層１３に高いレベルでドーピングし、多くの
電子を高純度層１１内に蓄積させても界面１５に局在し
た電子に対するイオン化した不純物の影響はほとんどな
いことがわかる。
第２の発明においても、価電子帯上端のバンド構造とそ
れによる、ホールの蓄積される位置とアクセプタ型不純
物との位置関係は、上記の作用と同様である。
れによる、ホールの蓄積される位置とアクセプタ型不純
物との位置関係は、上記の作用と同様である。
（実施例）
以下図面を用いて第１の発明の実施例について説明する
。
。
第２図（ａ）は第１の発明の第１の実施例による積層構
造のＩｆｉ″面図、（ｂ）はそのエネルギバンド構造図
である。これは分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）により
製作したものである。製作手順は、高抵抗ＧａＡｓ基板
２１上にノンドープＧａＡｓバッファ一層２２をｌｐｍ
、ノンドープＡ１ｏ３Ｇａｏ７Ａｓバッファ一層２３を
ｌｐｍ、ノンドープＡ１ｘＧａｔ−ｘＡｓ高純度層（Ｘ
は積層方向に０から０゜２まで線形に変化）２４を３０
０人、ＳｉドープＡ１ｏ、３Ｇａ。
造のＩｆｉ″面図、（ｂ）はそのエネルギバンド構造図
である。これは分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）により
製作したものである。製作手順は、高抵抗ＧａＡｓ基板
２１上にノンドープＧａＡｓバッファ一層２２をｌｐｍ
、ノンドープＡ１ｏ３Ｇａｏ７Ａｓバッファ一層２３を
ｌｐｍ、ノンドープＡ１ｘＧａｔ−ｘＡｓ高純度層（Ｘ
は積層方向に０から０゜２まで線形に変化）２４を３０
０人、ＳｉドープＡ１ｏ、３Ｇａ。
７ＡＳ電子供給層２５を３５０人、ＳｉドープＧａＡｓ
キャップ層２６を５００人、順次成長するものである。
キャップ層２６を５００人、順次成長するものである。
ここで、Ａｌｏ、ａＧａｏ７Ａｓ電子供給層２５のＳｉ
ドーピングレベルはおよそ７×１０１７ｃｍ−３とした
。
ドーピングレベルはおよそ７×１０１７ｃｍ−３とした
。
この構造において、ノンドープＡｌｘＧａ１− ｘＡｓ
高純度層２４での電子移動度の温度依存性は第２図（ｃ
）のようになり、低温でもイオン化した不純物による散
乱はほとんど受けていないことがわかった。また移動度
の絶対値も、室温で８．０００ｃｍ２Ｖ／ｓ、７７にで
２００、０００ｃｍ２Ｖ／ｓと非常に良好なものであっ
た。
高純度層２４での電子移動度の温度依存性は第２図（ｃ
）のようになり、低温でもイオン化した不純物による散
乱はほとんど受けていないことがわかった。また移動度
の絶対値も、室温で８．０００ｃｍ２Ｖ／ｓ、７７にで
２００、０００ｃｍ２Ｖ／ｓと非常に良好なものであっ
た。
次に第１の発明の第２の実施例について説明する。第３
図は、この実施例による積層構造の断面図である。これ
は、ＭＢＥにより高抵抗１ｎＰ基板３１上にノンドープ
Ａ１ｏ、５２Ｇａｏ４ｓＡｓバッファ一層３２も０．５
１１ｍ。
図は、この実施例による積層構造の断面図である。これ
は、ＭＢＥにより高抵抗１ｎＰ基板３１上にノンドープ
Ａ１ｏ、５２Ｇａｏ４ｓＡｓバッファ一層３２も０．５
１１ｍ。
ノンドーフゴｎｘＧａｌ −ｘＡｓ高純度層（Ｘは積層
方向に０゜８から０．２まで線形に変化）３３を３００
人、ＳｉドープＩｎｏ、５２Ａ１ｏ４ｓＡｓ電子供給層
３４を４００人、ＳｉドープＩｎｏ５３Ａ１ｏ４７Ａｓ
キャップ層３５を５００人順吹成長したものである。こ
こで、高純度層３３は、成長中にＩｎの分子線ビームを
とばすセルの温度を時間とともに減少させていくことに
よりその組成を積層方向に変化させた。また電子供給層
３４のＳｉドーピングレベルは、およそ７Ｘ１０”ｃｍ
’とした。
方向に０゜８から０．２まで線形に変化）３３を３００
人、ＳｉドープＩｎｏ、５２Ａ１ｏ４ｓＡｓ電子供給層
３４を４００人、ＳｉドープＩｎｏ５３Ａ１ｏ４７Ａｓ
キャップ層３５を５００人順吹成長したものである。こ
こで、高純度層３３は、成長中にＩｎの分子線ビームを
とばすセルの温度を時間とともに減少させていくことに
よりその組成を積層方向に変化させた。また電子供給層
３４のＳｉドーピングレベルは、およそ７Ｘ１０”ｃｍ
’とした。
この構造においても、ノンドープＩｎｘＧａ１− ｘＡ
ｓ高純度層での低温での電子移動度の測定から、イオン
化した不純物により、電子は散乱をほとんど受けていな
いことがわかった。
ｓ高純度層での低温での電子移動度の測定から、イオン
化した不純物により、電子は散乱をほとんど受けていな
いことがわかった。
次に第２の発明の一実施例について説明する。これは、
第１の発明の第１の実施例と同様の構造であるが、高純
度層２４の上にＢｅドープＡ１ｏ、３Ｇａｏ７Ａｓホー
ル供給府を２５０人、ＢｅドープＧａＡＳキャップ層を
５０ＯＡ積層したものである。このｔ構造において、ノ
ンドープＡｌｘＧａ】−ｘＡｓ高純度層でのホール移動
度の温度依存性は第２図（ｃ）のものと同様な特性を示
し、その値も室温で２５０ｃｍ２Ｖ／ｓ、７７にで５０
００ｃｍ２Ｖ／ｓと非常に良好なものであった。
第１の発明の第１の実施例と同様の構造であるが、高純
度層２４の上にＢｅドープＡ１ｏ、３Ｇａｏ７Ａｓホー
ル供給府を２５０人、ＢｅドープＧａＡＳキャップ層を
５０ＯＡ積層したものである。このｔ構造において、ノ
ンドープＡｌｘＧａ】−ｘＡｓ高純度層でのホール移動
度の温度依存性は第２図（ｃ）のものと同様な特性を示
し、その値も室温で２５０ｃｍ２Ｖ／ｓ、７７にで５０
００ｃｍ２Ｖ／ｓと非常に良好なものであった。
以上ここでは第１の発明の２つの実施例、第２の発明の
１つの実施例の計３つの実施例について述べたが、本発
明は、半導体結晶成長方法、材料の種類、成長条件等に
よって限定されるものではない。高純度層の組成を変化
させる手段として気相成長法においてガス流量を変化さ
せても良いし、また組成の変化によるバンド構造の変化
の仕方も積層方向に線形でなく、第４図（ａ）の様に２
次関数的であっても良いし、また、（ｂ）の様に階段状
であっても良い。
１つの実施例の計３つの実施例について述べたが、本発
明は、半導体結晶成長方法、材料の種類、成長条件等に
よって限定されるものではない。高純度層の組成を変化
させる手段として気相成長法においてガス流量を変化さ
せても良いし、また組成の変化によるバンド構造の変化
の仕方も積層方向に線形でなく、第４図（ａ）の様に２
次関数的であっても良いし、また、（ｂ）の様に階段状
であっても良い。
（発明の効果）
本発明によれば、スペーサ層を設ける必要がなく、しか
もイオン化した不純物による散乱を受けない多数のキャ
リヤを蓄積することのできる超高速で動作する半導体素
子が得られる。
もイオン化した不純物による散乱を受けない多数のキャ
リヤを蓄積することのできる超高速で動作する半導体素
子が得られる。
第１図は、発明による積層構造の伝導帯下端の構造図（
（ａ）無電界、（ｂ）内部電界を考慮）、第２図（ａ）
は第１の発明第１の実施例による選択ドープ構造の断面
図、（ｂ）はそのエネルギー帯構造図、（Ｃ）はその構
造での電子移動度の温度依存性を示すグラフであり、第
３図は第１の発明の第２の実施例を示すＩｆ面図、第４
図は高純度層のバンド構造の他の例を示すバンド図であ
る。 図において、 １１・・・高純度層 １２０１．伝導帯下端１３−
１．電子供給層 １４・・・電子供給層と高純度層の界面１５・・・１４
と逆側の高純度層の界面２３・・・ノンドープＡ１ｏ３
Ｇａｏ７Ａｓバッファ一層２４、、、ノンドープＡｌｘ
Ｇａ１−ｘＡｓ高純度層（Ｘは０がら０．２まで変化） ２５−８ｉド一プＡ１ｏ３Ｇａｏ７Ａｓ電子供給層３２
°゛ツンドープＩｎ、ｏ、５ｚＡ１ｏ４ａＡｓバツフア
一層３３・・・ノンドーフゴｎｘＧａｌ−ｘＡｓ高純度
層（Ｘは０．８から０゜２まで変化） ３４−８ｉドープＩｎｏ、５２Ａ１ｏ４ｓＡｓ電子供給
層第１図 （ａ） （ｂ） 第２図 つＧ 禁制帯 第３図 第４図 （ａ） 禁制帯 （ｂ）
（ａ）無電界、（ｂ）内部電界を考慮）、第２図（ａ）
は第１の発明第１の実施例による選択ドープ構造の断面
図、（ｂ）はそのエネルギー帯構造図、（Ｃ）はその構
造での電子移動度の温度依存性を示すグラフであり、第
３図は第１の発明の第２の実施例を示すＩｆ面図、第４
図は高純度層のバンド構造の他の例を示すバンド図であ
る。 図において、 １１・・・高純度層 １２０１．伝導帯下端１３−
１．電子供給層 １４・・・電子供給層と高純度層の界面１５・・・１４
と逆側の高純度層の界面２３・・・ノンドープＡ１ｏ３
Ｇａｏ７Ａｓバッファ一層２４、、、ノンドープＡｌｘ
Ｇａ１−ｘＡｓ高純度層（Ｘは０がら０．２まで変化） ２５−８ｉド一プＡ１ｏ３Ｇａｏ７Ａｓ電子供給層３２
°゛ツンドープＩｎ、ｏ、５ｚＡ１ｏ４ａＡｓバツフア
一層３３・・・ノンドーフゴｎｘＧａｌ−ｘＡｓ高純度
層（Ｘは０．８から０゜２まで変化） ３４−８ｉドープＩｎｏ、５２Ａ１ｏ４ｓＡｓ電子供給
層第１図 （ａ） （ｂ） 第２図 つＧ 禁制帯 第３図 第４図 （ａ） 禁制帯 （ｂ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）第１、第２、第３の半導体による３層構造よりなり
、真空準位より考えた伝導帯下端のエネルギー値が第２
の半導体層中で積層面に垂直方向に第１の半導体から第
３の半導体方向に単調に増大し、第２の半導体をはさん
で存在する第１および第３の半導体の伝導帯下端のエネ
ルギー値が、第２の半導体との界面で、その界面におけ
る第２の半導体の伝導帯下端のエネルギー値より大きく
、第３の半導体の少なくとも一部の領域にｎ型不純物が
ドープされていることを特徴とする積層構造。 ２）第１、第２、第３の半導体による３層構造よりなり
、真空準位より考えた価電子帯上端のエネルギー値が第
２の半導体層中で積層面に垂直方向に第１の半導体から
第３の半導体方向に単調に減少し、第２の半導体をはさ
んで存在する第１および第３の半導体の価電子帯上端の
エネルギー値が、第２の半導体との界面で、その界面に
おける第２の半導体の価電子帯上端のエネルギー値より
小さく、第３の半導体の少なくとも一部の領域にｐ型不
純物がドープされていることも特徴とする積層構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28649385A JPS62144365A (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 積層構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28649385A JPS62144365A (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 積層構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62144365A true JPS62144365A (ja) | 1987-06-27 |
| JPH0567056B2 JPH0567056B2 (ja) | 1993-09-24 |
Family
ID=17705112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28649385A Granted JPS62144365A (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 積層構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62144365A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02275642A (ja) * | 1989-04-17 | 1990-11-09 | Hitachi Cable Ltd | 電界効果トランジスタ |
| JPH03291944A (ja) * | 1990-04-09 | 1991-12-24 | Nec Corp | 電界効果トランジスタ |
| JPH04162637A (ja) * | 1990-10-25 | 1992-06-08 | Mitsubishi Electric Corp | ヘテロ接合電界効果トランジスタ |
| JP2014157908A (ja) * | 2013-02-15 | 2014-08-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電界効果トランジスタ |
| US10030413B2 (en) | 2016-06-21 | 2018-07-24 | Kabushiki Kaisha Honda Lock | Outer handle device for vehicle door |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5529155A (en) * | 1978-08-23 | 1980-03-01 | Shunpei Yamazaki | Semiconductor device |
| JPS5928383A (ja) * | 1982-08-10 | 1984-02-15 | Nec Corp | 半導体装置 |
-
1985
- 1985-12-18 JP JP28649385A patent/JPS62144365A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5529155A (en) * | 1978-08-23 | 1980-03-01 | Shunpei Yamazaki | Semiconductor device |
| JPS5928383A (ja) * | 1982-08-10 | 1984-02-15 | Nec Corp | 半導体装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH03291944A (ja) * | 1990-04-09 | 1991-12-24 | Nec Corp | 電界効果トランジスタ |
| JPH04162637A (ja) * | 1990-10-25 | 1992-06-08 | Mitsubishi Electric Corp | ヘテロ接合電界効果トランジスタ |
| JP2014157908A (ja) * | 2013-02-15 | 2014-08-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電界効果トランジスタ |
| US10030413B2 (en) | 2016-06-21 | 2018-07-24 | Kabushiki Kaisha Honda Lock | Outer handle device for vehicle door |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0567056B2 (ja) | 1993-09-24 |
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