JPS62174976A - 電界効果トランジスタ - Google Patents

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】 イ０発明の目的 （ａ）産業上の利用分野 本発明は、高周波回路、高速論理回路およびそれらの集
積回路あるいは光集積回路などに用いられる電界効果ト
ランジスタに関するものである。

（ｂ）従来の技術 従来より、第２図に示すようにインジウム−りん基板２
１上にアルミニウムーインジウム−ひ素混晶半導体層２
２、ガリウム−インジウム−ひ素混晶半導体層２３、ｎ
型不純物が添加されたアルミニウムーインジウム−ひ素
混晶半導体層２４を有し、該混晶半導体層２４上にゲー
ト電極２５およびゲート電極２５の両側に対向してソー
ス電極２６およびドレイン電極２７を有する電界効果ト
ランジスタが提案・試作されている（チェノ（αＹ、　
Ｃｈｅｎ　）　＆’Ｌ　カ、エレクトロンーテハイスー
レターズ（ＩＥＥＥ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅ
　Ｌｅｔｔｅｒｓ　）　、ＥＤＬ−３巻、６号（１９８
２年）、１５２頁）。該電界効果トランジスタにおいて
は、ガリウム・インジウム・ひ素混晶半導体層２８中に
２次元電子層２８が形成され、該２次元電子層２８がチ
ャネルとなってソース電極２６とドレイン電極２７の間
に電流経路が形成され、該２次元電子層２８の電子密度
をゲート電極２５に印加する電圧により制御することに
よりドレイン電流が変調され、トランジスタ動作が実現
される。ここで、前記構造における２次元電子層２８の
電子移動度は室温でｔｏｏｏ。

ｃｍ２／ｖ−ｓｅｃ以上であるため、前記電界効果トラ
ンジスタは高い相互コンダクタンス−低雑音指数−高い
しゃ断周波数を有するものと期待されている。

（Ｃ）発明が解決しようとする問題点 しかし、前記従来構造による電界効果トランジスタにお
いては実際にトランジスタ動作に寄与するゲート電極２
５Ｆの２次元電子層２８とソース電極２６の間の抵抗す
なわちソース抵抗が充分低い値となっていなかったため
に、このソース抵抗により相互コンダクタンス・しゃ断
周波数などが低下し、また雑音指数が劣化する等トラン
ジスタ特性工種々の問題を生じていた。

口８発明の構成 （ａ）問題点を解決するための手段 本発明では前記したトランジスタ特性工種々の問題を生
じるソース抵抗を効果的に低減するために、第１図の一
実施例に示した様に従来緩衝層として基板上に設けられ
ていたアルミニウムーインジウム−ひ素混晶半導体層の
代わりにインジウム−りん層８を設け、少なくともソー
ス電極５とゲート電極７の間の領域にインジウム−りん
層２に達するまで不純物をイオン注入するとしｋもので
ある。

（ｂ）作　用 ソース抵抗を低減するためには、ソース電極とゲート電
極の間の領域に例えばシリコン、セレンなどの不純物を
イオン注入し、ソース電極とゲート電極Ｆの２次元電子
層との間の領域の抵抗を低減させれば良い。この領域の
抵抗は、第２図の従来構造においては、２つのアルミニ
ウム・インジウム−ひ素混晶半導体層２２．２４および
ガリウム・インジウム・ひ素混晶半導体層２３の各層の
並列抵抗に等しくなる。しかし、最上層のアルミニウム
ーインジウム・ひ素混晶半導体層２４は一般に１０００
　＠以下と非常に薄く、またアルミニウムーインジウム
−ひ素混晶半導体中の電子移動度は１００α８１／ｖ−
ｓｅｃ程度とガリウム・インジウム−ひ素混晶半導体中
の電子移動度に比べて一桁以上小さいために、前記ソー
ス抵抗は実質的にはガリウム−インジウム−ひ素混晶半
導体層２３の抵抗に等しくなる。しかし、該混晶半導体
層２３は一般に１０００　Ｘ程度と薄（、また低抵抗化
のために１０１７α−３を越える不純物を注入するとイ
オン化不純物散乱のために電子移動度が急激に低下し、
効果的にソース抵抗を低減することは困難である。

本発明では、第１図に示されている様にガリウム−イン
ジウム−ひ素混晶半導体層３の下にインジウム・りん層
２が設けられ、この層に達するまで不純物がイオン注入
されている。インジウム・りんは電子移動度が２０００
ｍ２／ｖ−ｓｅｅ　以上とアルミニウム・インジウム−
ひ素混晶半導体に比べて一桁以上電子移動度が高く、ま
たインジウム−りん層２の厚さを１μｍ以上としても素
子特性上何ら問題を生じない。したがって、本発明では
ガリウム−インジウム−ひ素混晶半導体層３の抵抗と並
列により低抵抗のインジウム・りん層２よりなる導電層
を形成することができ、ソース電極５とゲート電極７の
下の２次元電子層８との間の領域の抵抗すなわちソース
抵抗を効果的に低減することができ、その結果電界効果
トランジスタの相互コンダクタンス−雑音指数−しゃ断
周波数を改善することができる。また、本発明では、高
い加速電圧で不純物をイオン注入を行ない、不純物が主
としてインジウム−りん層２中に分布させることにより
ゲート電極５近傍の不純物密度を低く保ったままでソー
ス抵抗を低減させることができる。ゲート電極５近傍の
不純物密度を低く保つことはゲート耐圧を高くするため
に重要であり、本発明によりゲート耐圧を劣化させずに
トランジスタ特性を向上させることができる。

（Ｃ）実施例 第１図に本発明の一実施例である電界効果トランジスタ
の断面図を示す。この実施例では、半絶縁性インジウム
−りん基板１上にガスソース分子線エピタキシャル成長
法あるいは有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により
インジウム・りん層２、ガリウム・インジウム・ひ素混
晶半導体層３、アルミニウム・インジウム−ひ素混晶半
導体層４を形成する。ここで、インジウム−りん層２は
１０１５０−３以下の不純物を含むｎ型もしくは１０１
６ｃｍ−３以下の不純物を含むＰ型であることが望まし
く、層厚は例えば１μｍ程度とし、ガリウム−インジウ
ム・ひ素混晶半導体層３は不純物密度１０１６ｃｍ−３
以下とし、層厚はＯ１１μｍ程度とする。これらの層の
不純物密度および層厚の設計に際して重要な点はインジ
ウム−りん層２が空乏状態となるようにすることである
。アルミニウム−インジウム−ひ素混晶半導体層４は不
純物密度１０１８Ｌｙｎ−３程度のｎ型とし層厚は例え
ば４０ＯＡとする。さらに、シリコンなどのｎ型不純物
をイオン注入法により、例えば加速電圧１００　ＫｅＶ
以上で１０１４ｃｙｎ−”以上注入することによりイン
ジウム−りん層２まで達するように注入し、例えば８０
０℃１０秒程度のアニールを行なうことにより低抵抗領
域９を形成する。さらに蒸着法により金−ゲルマニウム
よりなるオーミック電極を形成し、合金化を行ないソー
ス電極５およびドレイン電極６を形成する。さらに蒸着
法などにより白金−金あるいはアルミニウムなどよりな
るゲート電極７を作製し、電界効果トランジスタが完成
する。

ハ１発明の効果 本発明によりソース抵抗の低減された電界効果トランジ
スタを実現することができ、その結果高相互コンダクタ
ンス、高しゃ断層波数−低雑音指数を有するトランジス
タを実現することが可能となり、高周波増幅回路−高速
論理回路およびそれらの集積回路、光集積回路の特性を
改善することができる。

表口面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例である電界効果トランジスタ
の断面図であり、第２図は従来の電界効果トランジスタ
の断面図である。

に半絶縁性インジウム・りん基板、２：インジウム−り
ん層、３：ガリウム−インジウム−ひ素混晶半導体層、
４ニアルミニウム−インジウム−ひ素混晶半導体層、５
：ソース電極、６：ドレイン電極、７：ゲート電極、８
：２次元電子層、９：低抵抗領域、２１：半絶縁性イン
ジウム−りん基板、２２ニアルミニウム−インジウム・
ひ素混晶半導体層、２３：ガリウム−インジウム−ひ素
混晶半導体層、２４：ｎ型不純物が添加されたアルミニ
ウムーインジウム−ひ素混晶半導体層、２５：ゲート電
極、２６：ソース電極、２７：ドレイン電極、２８：２
次元電子層。

寥２図 手　　続　　補　　正　　書 昭和６１年９り／日 １、事件の表示 昭和６１年特許願第１７５７１号 ２　発明の名称 電界効果トランジスタ ３、補正をする者 事件との関係　　　　　　特許出願人 任　所　　　　大阪市東区北浜５丁目１５番地名　称（
２１３）住友電気工業株式会社社　長　　川　　　上　
　哲　　部 ４、代理人 住　　所　　　　大阪市此花区島屋１丁目１番３号住友
電気工業株式会社内 ６、補正の対象 明細書中、発明の詳細な説明の欄 ７、補正の内容 （１）明細書第３貞第９行目 「ゲート電極２５Ｆ」を「ゲート電極２５下」と訂正す
る。

（２）明細書第４頁第９〜１０行目 「ゲート電極Ｆ」を「ゲート電極下」と訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に在つて、インジウム−りん層を有し、該
   インジウム・りん層上にガリウム−インジウム−ひ素混
   晶半導体層を有し、該混晶半導体層上にアルミニウム−
   インジウム−ひ素混晶半導体層を有し、該混晶半導体層
   上にゲート電極を有し、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有し、少なくともソース電極
   とゲート電極の間の領域に前記インジウム−りん層に達
   するまで不純物がイオン注入されてなることを特徴とす
   る電界効果トランジスタ。