JPS62252975A - 半導体ヘテロ接合電界効果トランジスタ - Google Patents
半導体ヘテロ接合電界効果トランジスタInfo
- Publication number
- JPS62252975A JPS62252975A JP16020486A JP16020486A JPS62252975A JP S62252975 A JPS62252975 A JP S62252975A JP 16020486 A JP16020486 A JP 16020486A JP 16020486 A JP16020486 A JP 16020486A JP S62252975 A JPS62252975 A JP S62252975A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- gaas
- heterojunction
- type
- effect transistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005669 field effect Effects 0.000 title claims description 21
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 9
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 28
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000005533 two-dimensional electron gas Effects 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000002772 conduction electron Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- SPVXKVOXSXTJOY-UHFFFAOYSA-N selane Chemical compound [SeH2] SPVXKVOXSXTJOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000058 selane Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000272522 Anas Species 0.000 description 1
- 101100240461 Dictyostelium discoideum ngap gene Proteins 0.000 description 1
- 102100031920 Dihydrolipoyllysine-residue succinyltransferase component of 2-oxoglutarate dehydrogenase complex, mitochondrial Human genes 0.000 description 1
- 101150067204 EARS2 gene Proteins 0.000 description 1
- 101000992065 Homo sapiens Dihydrolipoyllysine-residue succinyltransferase component of 2-oxoglutarate dehydrogenase complex, mitochondrial Proteins 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000001773 deep-level transient spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000005685 electric field effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006187 pill Substances 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
- H01L29/7786—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT
- H01L29/7787—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT with wide bandgap charge-carrier supplying layer, e.g. direct single heterostructure MODFET
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Recrystallisation Techniques (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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、半導体ヘテロ接合を有する電界効果トランジ
スタに関する。
スタに関する。
（従来の技術）
高速のスイッチング動作が可能でマイクロ波領域で使用
できるトランジスタとして、高移動度トランジスタが有
望視され、各所で開発され”でいる。この高移動度トラ
ンジスタは半絶縁性の基板例えば比抵抗が１０６０・ｃ
ｍ以上のＧａＡｓＩ板に低不純物濃度のＧａＡｓ層をバ
ッフ７層兼能動層として成長させ、この上に不純物（ｎ
型またはｐ型）をドーピングした高子！１！物澗度のＡ
ｇｘ Ｇａｌ−ｘ ＡＳ層をキャリア供給層として成長
させたヘテロ接合を有する。このヘテロ接合の、低不純
物濃度のＧａＡｓ側に二次元的に蓄積形成されるキャリ
アの走行を利用することにより、高速のキャリア移動度
を実現しようとする電界効果トランジスタである。キャ
リア移動度を上げるために、低不純物濃度ＧａＡｓＩｉ
ＥｆとＡρｘＧａｔ−、ＡＳ層の間にごく薄い低不純物
濃度の Ａｆｌｘ Ｇａｔ−ｘ Ａｓ層を設けることがある。ま
たＡりｘＧａｌ−ｘＡｓ層のＡ２組成比Ｘとしては通常
、ヘテロ接合の禁制帯幅の差を充分なものとするために
Ｘ≧０．３が用いられる。
できるトランジスタとして、高移動度トランジスタが有
望視され、各所で開発され”でいる。この高移動度トラ
ンジスタは半絶縁性の基板例えば比抵抗が１０６０・ｃ
ｍ以上のＧａＡｓＩ板に低不純物濃度のＧａＡｓ層をバ
ッフ７層兼能動層として成長させ、この上に不純物（ｎ
型またはｐ型）をドーピングした高子！１！物澗度のＡ
ｇｘ Ｇａｌ−ｘ ＡＳ層をキャリア供給層として成長
させたヘテロ接合を有する。このヘテロ接合の、低不純
物濃度のＧａＡｓ側に二次元的に蓄積形成されるキャリ
アの走行を利用することにより、高速のキャリア移動度
を実現しようとする電界効果トランジスタである。キャ
リア移動度を上げるために、低不純物濃度ＧａＡｓＩｉ
ＥｆとＡρｘＧａｔ−、ＡＳ層の間にごく薄い低不純物
濃度の Ａｆｌｘ Ｇａｔ−ｘ Ａｓ層を設けることがある。ま
たＡりｘＧａｌ−ｘＡｓ層のＡ２組成比Ｘとしては通常
、ヘテロ接合の禁制帯幅の差を充分なものとするために
Ｘ≧０．３が用いられる。
しかしこの様なＧａＡｓ／Ａｊ２ｘ Ｇａｔ−Ｘ ＡＳ
系のヘテロ接合構造の高径初度トランジスタでは、ＡＭ
ｘＧａｔ−ｘＡＳ層のドナー準位が比較的深いために、
自由電子濃度即ちキャリア濃度を充分に大きくすること
ができない。従ってまた、このＡ Ｑｘ Ｇａ１−ｘ
ＡＳＩに対して接触抵抗の小さい状態で電極を形成する
ことができない。また低温（例えば１００に以下）にし
た場合、キャリア濃度は更に低くなり、しかも一度光照
射を受けると能動層部分のキャリア濃度は増大するが、
光照射を停止した後もキャリア濃度が戻らないという現
象が現われ、キャリア濃度の制御性がよくない。
系のヘテロ接合構造の高径初度トランジスタでは、ＡＭ
ｘＧａｔ−ｘＡＳ層のドナー準位が比較的深いために、
自由電子濃度即ちキャリア濃度を充分に大きくすること
ができない。従ってまた、このＡ Ｑｘ Ｇａ１−ｘ
ＡＳＩに対して接触抵抗の小さい状態で電極を形成する
ことができない。また低温（例えば１００に以下）にし
た場合、キャリア濃度は更に低くなり、しかも一度光照
射を受けると能動層部分のキャリア濃度は増大するが、
光照射を停止した後もキャリア濃度が戻らないという現
象が現われ、キャリア濃度の制御性がよくない。
これらの問題点を解決するため、Ｘ≧０，３のＡＱｘ
Ｇａ１−ｘ ＡＳＷ部分を、ＧａＡｓとＡｎＡＳからな
る超格子構造とするトランジスタが提案されている。し
かしこれらの半導体材料のエピタキシャル成長に適した
湿度７００℃付近では超格子の形成ができず、超格子を
形成するためには５００℃程度の低温でエピタキシャル
成長しなければならない。このように低温では、良質の
結晶膜が形成できず、また能動層のキャリア移動度が低
いものとなってしまう。更に結晶成長後においても、７
００°Ｃを超える温度になると超格子が壊れてしまう。
Ｇａ１−ｘ ＡＳＷ部分を、ＧａＡｓとＡｎＡＳからな
る超格子構造とするトランジスタが提案されている。し
かしこれらの半導体材料のエピタキシャル成長に適した
湿度７００℃付近では超格子の形成ができず、超格子を
形成するためには５００℃程度の低温でエピタキシャル
成長しなければならない。このように低温では、良質の
結晶膜が形成できず、また能動層のキャリア移動度が低
いものとなってしまう。更に結晶成長後においても、７
００°Ｃを超える温度になると超格子が壊れてしまう。
（発明が解決しようとする問題点）
以上のように、ＧａＡｓ／ＡｆｆｉＧａＡｓ系のペテロ
接合構造を用い高移動度のキャリアを生成してその走行
を利用する従来の電界効果トランジスタでは、充分なキ
ャリア濃度を実現することができず、キャリア濃度の制
御性や熱的安定性もよくなく、光照射による特性変動が
大きい等の問題があった。
接合構造を用い高移動度のキャリアを生成してその走行
を利用する従来の電界効果トランジスタでは、充分なキ
ャリア濃度を実現することができず、キャリア濃度の制
御性や熱的安定性もよくなく、光照射による特性変動が
大きい等の問題があった。
本発明はこの様な問題を解決したヘテロ接合電界効果１
〜ランジスタを提供することを目的とする。
〜ランジスタを提供することを目的とする。
［発明の構成コ
（問題点を解決するための手段）
本発明にかかる電界効果トランジスタは、チャネル領域
となる不純物が添加されていないＧａＡｓに対して、キ
ャリア供給層として少なくとも一部のｆａＭに不純物が
添加された１ｎ（Ｇ ａｌ−ｘ Ａ （Ａｘ ） Ｐ
（０≦ｘ≦１）を組合わせたヘテロ接合を有し、ゲート
電極に印加する電圧により前記不純物が添加されていな
いＧａＡｓの伝導度を制御するようにしたものである。
となる不純物が添加されていないＧａＡｓに対して、キ
ャリア供給層として少なくとも一部のｆａＭに不純物が
添加された１ｎ（Ｇ ａｌ−ｘ Ａ （Ａｘ ） Ｐ
（０≦ｘ≦１）を組合わせたヘテロ接合を有し、ゲート
電極に印加する電圧により前記不純物が添加されていな
いＧａＡｓの伝導度を制御するようにしたものである。
Ｉ ｎ （Ｇａｔ−Ｘ ＡＮｘ ） Ｐに添加する不純
物はｎ型、ｐ型いずれでもよい。ｎ型の場合にはＧａＡ
ｓ１ｉｉＪに電子が蓄積されてこれがキャリアとなり、
ｐ型の場合には正孔がＧａＡｓＩｉＭに蓄積されてこれ
がキャリアとなる。
物はｎ型、ｐ型いずれでもよい。ｎ型の場合にはＧａＡ
ｓ１ｉｉＪに電子が蓄積されてこれがキャリアとなり、
ｐ型の場合には正孔がＧａＡｓＩｉＭに蓄積されてこれ
がキャリアとなる。
Ｉ ｎ （Ｇａｌ −ｘ Ａ Ｑｘ ） ＰのＡｆｆｉ
ｆｉｆｌ成比Ｘは、好ましくはＯ≦ｘ≦０．３の節回に
設定される。
ｆｉｆｌ成比Ｘは、好ましくはＯ≦ｘ≦０．３の節回に
設定される。
なお、Ｉ ｎ （Ｇａｔ−Ｘ Ａｆｆｉｘ ） Ｐハ、
ＧａＡｓとの格子整合をとるためにはＩｎと（ＧａＡｆ
ｆｉ）の組成比がほぼ１：１であることが必要である。
ＧａＡｓとの格子整合をとるためにはＩｎと（ＧａＡｆ
ｆｉ）の組成比がほぼ１：１であることが必要である。
また電子蓄積層近くのヘテロ接合界面の欠陥（Ｖ族空孔
等）を減少させるために、１ｎ （Ｇａｌ−ｘ Ａｆｆｘ ）ＰとＧａＡｓとの間に薄イ
ＡＪ２ｙ Ｇａｔ−Ｙ ＡＳ （ｏ＜ｙ≦１）を介在さ
けることも、有用である。
等）を減少させるために、１ｎ （Ｇａｌ−ｘ Ａｆｆｘ ）ＰとＧａＡｓとの間に薄イ
ＡＪ２ｙ Ｇａｔ−Ｙ ＡＳ （ｏ＜ｙ≦１）を介在さ
けることも、有用である。
（作用）
本発明の構成とすれば、禁制帯幅差の大きいヘテロ接合
が形成されて不純物の添加されていないＧａＡｓ内に高
濃度のキャリアが蓄積形成される。特にＩ ｎ （Ｇａ
ｔ−ｘ Ａβに）Ｐにｎ型不純物を添加した時に浅いド
ナー準位が形成されて高１度の伝導電子が得られ、この
結果高濃度の二次元電子ガスがＧａＡｓ苔内に生成され
る。中でもＡβの組成比ＸをＯ≦ｘ≦０．３の範囲に設
定した場合に、添加されたｎ型不純物が効果的に浅いド
ナ一単位を形成し、電子ガス１度の制御性が高いものと
なる。
が形成されて不純物の添加されていないＧａＡｓ内に高
濃度のキャリアが蓄積形成される。特にＩ ｎ （Ｇａ
ｔ−ｘ Ａβに）Ｐにｎ型不純物を添加した時に浅いド
ナー準位が形成されて高１度の伝導電子が得られ、この
結果高濃度の二次元電子ガスがＧａＡｓ苔内に生成され
る。中でもＡβの組成比ＸをＯ≦ｘ≦０．３の範囲に設
定した場合に、添加されたｎ型不純物が効果的に浅いド
ナ一単位を形成し、電子ガス１度の制御性が高いものと
なる。
また本発明の構成では、キャリア１度の熱的安定性が優
れ、光照射による特性の変動もない。
れ、光照射による特性の変動もない。
更にＩ ｎ （Ｇａｆ −ｘ Ａ ｉｌｘ ＞ Ｐｔｆ
ｉｎ型の場合は勿論、ｐ型の場合にもこれに対して良好
なショットキーゲートを形成することができる。
ｉｎ型の場合は勿論、ｐ型の場合にもこれに対して良好
なショットキーゲートを形成することができる。
（実施例）
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は一実施例の電界効果トランジスタである。図に
おいて、１１は半絶縁性（１００）ＧａＡｓＷ板であり
、この上に１μｍのアンドープＧａＡｓ層１２．５００
人のｎ型１ｎ（Ｇａｔ−ｘＡρｘ）Ｐ層１３が順次積層
されてヘテロ接合を構成している。ＧａＡｓｌｉ１２が
チャネル層であり、ｌｎ （Ｇａｌ −ｘ ＡＪ２ｘ
） ＰＩｉｌ１３がこのＧａＡｓｆｆ１１２に電子を供
給ザる層である。
おいて、１１は半絶縁性（１００）ＧａＡｓＷ板であり
、この上に１μｍのアンドープＧａＡｓ層１２．５００
人のｎ型１ｎ（Ｇａｔ−ｘＡρｘ）Ｐ層１３が順次積層
されてヘテロ接合を構成している。ＧａＡｓｌｉ１２が
チャネル層であり、ｌｎ （Ｇａｌ −ｘ ＡＪ２ｘ
） ＰＩｉｌ１３がこのＧａＡｓｆｆ１１２に電子を供
給ザる層である。
これらＧａＡｓ層１２層上２Ｉｎ
（Ｇａｔ −Ｘ Ａ ｇｘ ） ＰｔＦＪ １３は、こ
の実施例テハＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長さ
せた。
の実施例テハＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長さ
せた。
Ｉ ｎ （Ｇａｔ −Ｘ Ａｆｆｘ ） ＰＩ １３に
はｎ型不純物としてＳｅが２．Ｑｘ １０１８／ｃｍ３
ドープされている。Ｉ ｎ （Ｇ ａｌ−ｘ Ａ Ｊ２
ｘ ） Ｐｌｉｌ １３表面には、これとの間にショッ
トキー障壁を形成するグー［・電極１４と、オーミック
接触するソースおよびドレイン電極１５Ｉ３よび１６と
が形成されている。この実施例では、ゲート電極１４は
Ａｕであり、ソースおよびドレイン電極１５および１６
はＡｕ、／ＡｕＧｅである。
はｎ型不純物としてＳｅが２．Ｑｘ １０１８／ｃｍ３
ドープされている。Ｉ ｎ （Ｇ ａｌ−ｘ Ａ Ｊ２
ｘ ） Ｐｌｉｌ １３表面には、これとの間にショッ
トキー障壁を形成するグー［・電極１４と、オーミック
接触するソースおよびドレイン電極１５Ｉ３よび１６と
が形成されている。この実施例では、ゲート電極１４は
Ａｕであり、ソースおよびドレイン電極１５および１６
はＡｕ、／ＡｕＧｅである。
この実施例によるトランジスタの特性の説明に先だって
先ずヘテロ接合の基本的な特性を説明する。この実施例
では、Ｉ ｎ （Ｇａｔ−Ｘ Ａｆｆｉｘ ） ＰＨ１
３で充分な伝導電子が生成され、ｘ−Ｑの場合、電子濃
度３Ｘ １０１８／ｃｒｔｒ３が得られている。
先ずヘテロ接合の基本的な特性を説明する。この実施例
では、Ｉ ｎ （Ｇａｔ−Ｘ Ａｆｆｉｘ ） ＰＨ１
３で充分な伝導電子が生成され、ｘ−Ｑの場合、電子濃
度３Ｘ １０１８／ｃｒｔｒ３が得られている。
これは、Ｉ ｎＧａＰでのＳｅが数ｍｅＶという浅いド
ナ一単位を形成することによる。ちなみに従来電子供給
層として用いられていた Ａ ｆｉｘ Ｇ ａ １−ｘ Ａ Ｓにおいては、ｎ型
不純物を人聞にドープしてもドナー準位が０．１５ｅＶ
程度と深いために、例えばｘ＝０．３での電子濃度の最
大性が１０”／ｃｍ３以下であった。これに対してこの
実施例ではより高い電子ＱＫＩが得られている。
ナ一単位を形成することによる。ちなみに従来電子供給
層として用いられていた Ａ ｆｉｘ Ｇ ａ １−ｘ Ａ Ｓにおいては、ｎ型
不純物を人聞にドープしてもドナー準位が０．１５ｅＶ
程度と深いために、例えばｘ＝０．３での電子濃度の最
大性が１０”／ｃｍ３以下であった。これに対してこの
実施例ではより高い電子ＱＫＩが得られている。
第２図は、ＩｎＧａＰｆｆのＭＯＣＶＤ法による成長時
にｎ型不純物ガスとして供給するＨ２Ｓｅの流団と１ｑ
られるＩ ｎＧａＰ層の至濡での電子濃度ｎの関係を測
定した結果である。図示のように広い範囲に亙って直線
関係が認められる。このような関係はＡ℃を、Ｏ≦ｘ≦
１の範囲で添加しても同様に認められた。
にｎ型不純物ガスとして供給するＨ２Ｓｅの流団と１ｑ
られるＩ ｎＧａＰ層の至濡での電子濃度ｎの関係を測
定した結果である。図示のように広い範囲に亙って直線
関係が認められる。このような関係はＡ℃を、Ｏ≦ｘ≦
１の範囲で添加しても同様に認められた。
次に７７にの低温において、ＩｎＧａＰ層の電子濃度ｎ
を測定した。室温においてｎ＝１，４ｘ１０１７／′ｃ
ｍ３であったＩ ｎＧａＰは、７７Ｋ。
を測定した。室温においてｎ＝１，４ｘ１０１７／′ｃ
ｍ３であったＩ ｎＧａＰは、７７Ｋ。
光照射ｈ Ｌ １７）条件で、ｎ＝１．１ｘ１０” ／
（Ａ３であり、空温でのそれと殆ど差がない。波長６３
００人の光照射を行なって電子濃度を測定したところ、
ｎ＝１．２Ｘ１０１’ ／ｃｍ３であり、光照射の有無
による差も殆どない。光照ＩＦＩ後の経時変化もない。
（Ａ３であり、空温でのそれと殆ど差がない。波長６３
００人の光照射を行なって電子濃度を測定したところ、
ｎ＝１．２Ｘ１０１’ ／ｃｍ３であり、光照射の有無
による差も殆どない。光照ＩＦＩ後の経時変化もない。
またヘテロ接合部の禁制帯幅差ΔＥＧは、Ｇ ａ Ａ
Ｓ ／ Ａβａ、３Ｇａａ、７Ａｓの場合０．３７ｅＶ
であるのに対し、ＧａＡｓ／Ｉ ｎＧａＰの場合０．４
８ｅＶと大きい。電子供給層にＡ２が添加されてＩ ｎ
（Ｇａｔ−Ｘ Ａ Ｑｘ ） Ｐ（！：なルト、より
禁制帯幅差は大きくなる。従って電子供給層の電子濃度
が同じであったとしても、従来のＧａＡｓ／ＡｆｆｉＧ
ａＡｓよりこの実施例のＧａＡｓ／Ｉ ｎ （Ｇａ１−
Ｘ ＡＪ２Ｘ ）Ｐの方がより多くの電子を能動居に蓄
積することができる。
Ｓ ／ Ａβａ、３Ｇａａ、７Ａｓの場合０．３７ｅＶ
であるのに対し、ＧａＡｓ／Ｉ ｎＧａＰの場合０．４
８ｅＶと大きい。電子供給層にＡ２が添加されてＩ ｎ
（Ｇａｔ−Ｘ Ａ Ｑｘ ） Ｐ（！：なルト、より
禁制帯幅差は大きくなる。従って電子供給層の電子濃度
が同じであったとしても、従来のＧａＡｓ／ＡｆｆｉＧ
ａＡｓよりこの実施例のＧａＡｓ／Ｉ ｎ （Ｇａ１−
Ｘ ＡＪ２Ｘ ）Ｐの方がより多くの電子を能動居に蓄
積することができる。
この実施例によるトランジスタのＧａＡｓ層１２層上２
濃度ｎ８と移動度μをホール測定により求めた。但しＩ
ｎ （Ｇａｔ −Ｘ Ａ Ｑｘ ） Ｐｌｉ １３と
して、ｘ−ＱであるＩｎＧａＰ５を用いた場合の測定デ
ータである。空温で光照射がない場合、１’ｌｓ ＝３
．２Ｘ １０’ ２Ｘｃｍ２．ｕ＝６３００Ｃｍ２／
ｖ−３ｅＣである。７７にの低温では光照射がない場合
には、ｎｓ ＝３．Ｑｘｌ ０’ ２Ｘｃｍ２、μ＝９
０．０００ｃｍ” ／Ｖ−ｓｅｃであり、光照射した場
合、ｎｓ−３，２Ｘ１０’ ２Ｘｃｍ２．１ｌ＝８６、
ＯＯＯｃｍｚ／Ｖ−ｓｅａ であツタ。
濃度ｎ８と移動度μをホール測定により求めた。但しＩ
ｎ （Ｇａｔ −Ｘ Ａ Ｑｘ ） Ｐｌｉ １３と
して、ｘ−ＱであるＩｎＧａＰ５を用いた場合の測定デ
ータである。空温で光照射がない場合、１’ｌｓ ＝３
．２Ｘ １０’ ２Ｘｃｍ２．ｕ＝６３００Ｃｍ２／
ｖ−３ｅＣである。７７にの低温では光照射がない場合
には、ｎｓ ＝３．Ｑｘｌ ０’ ２Ｘｃｍ２、μ＝９
０．０００ｃｍ” ／Ｖ−ｓｅｃであり、光照射した場
合、ｎｓ−３，２Ｘ１０’ ２Ｘｃｍ２．１ｌ＝８６、
ＯＯＯｃｍｚ／Ｖ−ｓｅａ であツタ。
第３図は得られた電界効果トランジスタのドレイン電流
−トレイン電圧特性である。相互コンダクタンスは、Ｑ
ｍ ＝３５０ｍＳ／ｍであった。
−トレイン電圧特性である。相互コンダクタンスは、Ｑ
ｍ ＝３５０ｍＳ／ｍであった。
次に、Ｉ ｎ （Ｇａｔ−ｘ Ａ にｌｘンＰｍ１３（
７）Ａｎ組成比Ｘの好ましい範囲について検討した結果
を説明する。Ｉ ｎ （Ｇａｔ−ｘ Ａｆｆｉｘ ）
Ｐは、Ｉｎと（Ｇａｌ−Ｘ Ａ ｊ２ｘ ）の比が１：
１であれば、ＧａＡｓとの格子整合をとれるが、Ｉｎ（
Ｇａｌ −ｘ Ａｎｘ ）ＰとＧａＡｓ層とのバンドの
不連続性を大きくするためにはＡＭ組成比Ｘが大きい方
がよい。しかし、Ｘが大きいとＩｎ（Ｇａｔ−Ｘ ＡＱ
Ｘ＞Ｐ府に添加したｎ型不純物の作るドナー準位が深く
なる。ドナー準位が余り深くなると二次元電子ガスの濃
度の制御性、再現性が悪くなる。
７）Ａｎ組成比Ｘの好ましい範囲について検討した結果
を説明する。Ｉ ｎ （Ｇａｔ−ｘ Ａｆｆｉｘ ）
Ｐは、Ｉｎと（Ｇａｌ−Ｘ Ａ ｊ２ｘ ）の比が１：
１であれば、ＧａＡｓとの格子整合をとれるが、Ｉｎ（
Ｇａｌ −ｘ Ａｎｘ ）ＰとＧａＡｓ層とのバンドの
不連続性を大きくするためにはＡＭ組成比Ｘが大きい方
がよい。しかし、Ｘが大きいとＩｎ（Ｇａｔ−Ｘ ＡＱ
Ｘ＞Ｐ府に添加したｎ型不純物の作るドナー準位が深く
なる。ドナー準位が余り深くなると二次元電子ガスの濃
度の制御性、再現性が悪くなる。
第４図はＡρ組成比Ｘを変えた場合の、１ｎ（Ｇａｌ
ｘ Ａ ｆ２ｙ、 ＞ Ｐ’Ｓ内でのｎ型不純物Ｓｅの
作るドナー準位の深さを、ＤＬＴＳ（Ｄｅｅｐｌｅｖｅ
ｌ Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ５ｐｅＣｔｒＯ３ＣＯｐ
ｌ／ ）により測定した結果である。ｘ＞Ｑ、３ではド
ナー準位の深さが０．３ｅＶ稈度であるのに対し、Ｘ≦
０．３では７ｍｅＶ程度の浅いドナー準位か得られてい
る。この結果から、Ｘ≦０．３の範囲を選ぶことによっ
て、非常に高い電子濃度が得られる。
ｘ Ａ ｆ２ｙ、 ＞ Ｐ’Ｓ内でのｎ型不純物Ｓｅの
作るドナー準位の深さを、ＤＬＴＳ（Ｄｅｅｐｌｅｖｅ
ｌ Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ５ｐｅＣｔｒＯ３ＣＯｐ
ｌ／ ）により測定した結果である。ｘ＞Ｑ、３ではド
ナー準位の深さが０．３ｅＶ稈度であるのに対し、Ｘ≦
０．３では７ｍｅＶ程度の浅いドナー準位か得られてい
る。この結果から、Ｘ≦０．３の範囲を選ぶことによっ
て、非常に高い電子濃度が得られる。
実際、Ｉ ｎＧａＰにｎ型不純物Ｓｅを大量にドープし
て電子濃度ｎ−３ｘ １０１８／ｃｙｔ３が得られてい
る。
て電子濃度ｎ−３ｘ １０１８／ｃｙｔ３が得られてい
る。
第５図は、大量のｎ型不純物ＳｅをドープしたＩ ｎ
（Ｇ ａｌ−Ｘ Ａ １２ｘ ） Ｐ層の電子濃度とＡ
２組成比Ｘの関係を測定した結果である。ｎＲＴは空温
での電子濃度、ｎ７７は７７にでの電子濃度である。図
から明らかなように、×≦０．３では、ｎＲｒ、ｎ７７
はほぼ等しく大きい値を示し、Ｘが０．３を超えると電
子濃度が低下しかつ、ｎＲＴとｎ７７の差も大きくなる
。
（Ｇ ａｌ−Ｘ Ａ １２ｘ ） Ｐ層の電子濃度とＡ
２組成比Ｘの関係を測定した結果である。ｎＲＴは空温
での電子濃度、ｎ７７は７７にでの電子濃度である。図
から明らかなように、×≦０．３では、ｎＲｒ、ｎ７７
はほぼ等しく大きい値を示し、Ｘが０．３を超えると電
子濃度が低下しかつ、ｎＲＴとｎ７７の差も大きくなる
。
以上からＡ℃組成比ｘｅ０．３以下に選べば、Ｉ ｎ
（Ｇａｌ −ｘ Ａｆｆｉｘ ） Ｐ層ノ電子濃度ヲ高
クシ、ＧａＡｓ層に蓄積される電子濃度も高くすること
ができる。ｘ＝０．５の場合に比べ、０≦ｘ≦０．３で
は約２０％大きい電子濃度が得られる。
（Ｇａｌ −ｘ Ａｆｆｉｘ ） Ｐ層ノ電子濃度ヲ高
クシ、ＧａＡｓ層に蓄積される電子濃度も高くすること
ができる。ｘ＝０．５の場合に比べ、０≦ｘ≦０．３で
は約２０％大きい電子濃度が得られる。
しかも熱的安定性も優れたものとなる。またこの範囲で
は、Ｘの変動によりドナー準位の深さの変動が殆どなく
、二次元電子ガスの濃度の変動もない。従って製造工程
のバラツキによる素子特性の変動が抑制される。更にま
た、この様なＸの範囲ではウェー八面内での電子濃度の
均一性が優れたものとなり、個別部品としての電界効果
トランジスタを作る場合にフエーハ内の素子特性のバラ
ツキが小さくなることは勿論、集積回路を形成する場合
にも有利になる。
は、Ｘの変動によりドナー準位の深さの変動が殆どなく
、二次元電子ガスの濃度の変動もない。従って製造工程
のバラツキによる素子特性の変動が抑制される。更にま
た、この様なＸの範囲ではウェー八面内での電子濃度の
均一性が優れたものとなり、個別部品としての電界効果
トランジスタを作る場合にフエーハ内の素子特性のバラ
ツキが小さくなることは勿論、集積回路を形成する場合
にも有利になる。
第１図において、Ｘ−０，３とした電界効果１−ランリ
スタを作って、ＧａＡｓ層に蓄積した電子濃度ｎ３とＧ
ａＡｓ層内での電子移動度μを測定した。Ｉ ｎ （Ｇ
ａｔ−ｘ Ａｆｆｉｘ ） Ｐ唐１３のＳｅドープ吊は
２． Ｑｘ １０” ８／ｃｔｎコである。空温で光照
射なしの場合、ｎｓ ＝３．６ｘ １０１” ／’１２
、μ＝６．４００ｃｍ２／Ｖ−ｓｅｃ ’Ｔ：あった。
スタを作って、ＧａＡｓ層に蓄積した電子濃度ｎ３とＧ
ａＡｓ層内での電子移動度μを測定した。Ｉ ｎ （Ｇ
ａｔ−ｘ Ａｆｆｉｘ ） Ｐ唐１３のＳｅドープ吊は
２． Ｑｘ １０” ８／ｃｔｎコである。空温で光照
射なしの場合、ｎｓ ＝３．６ｘ １０１” ／’１２
、μ＝６．４００ｃｍ２／Ｖ−ｓｅｃ ’Ｔ：あった。
７７Ｋにおいて光照射なしの場合、ｎｓ ＝３．３Ｘ
１０’ ２１０１２％μ＝９０．０ＯＯｃａ２／Ｖ −
５ｅｃであり、光照射により、ｎｓ ＝３．２Ｘ１０’
２Ｘｃｍ２．ｌｌ−８６，０ＯＯａｔｔ２／Ｖ −ｓ
ｅｃが得られた。トランジスタの相互コンダクタンスは
、ｇｌｌ−３６０ｍＳ／Ｍであった。２インチウェーハ
内に２００μｍおきに配列形成された電界効果トランジ
スタのしきい値のバラツキは３％以下であった。
１０’ ２１０１２％μ＝９０．０ＯＯｃａ２／Ｖ −
５ｅｃであり、光照射により、ｎｓ ＝３．２Ｘ１０’
２Ｘｃｍ２．ｌｌ−８６，０ＯＯａｔｔ２／Ｖ −ｓ
ｅｃが得られた。トランジスタの相互コンダクタンスは
、ｇｌｌ−３６０ｍＳ／Ｍであった。２インチウェーハ
内に２００μｍおきに配列形成された電界効果トランジ
スタのしきい値のバラツキは３％以下であった。
第６図は別の実施例の電界効果トランジスタである。第
１図と基本的に異なる点は、ｎ型Ｉｎ（Ｇａｌ−ｘ Ａ
ｌｘ ） ＰＩ １３とＧａＡｓ層１２の間にｎ型Ａ
Ｍｙ Ｇａｔ−Ｙ Ａｓ層１７を介在させていることで
ある。この様にＡλＹ Ｇ ａ ｔ−ｙ Ａ Ｓ Ｄｉ
１７を介在させることにより、特性が改善される理由と
事実を以下に詳しく説明する。
１図と基本的に異なる点は、ｎ型Ｉｎ（Ｇａｌ−ｘ Ａ
ｌｘ ） ＰＩ １３とＧａＡｓ層１２の間にｎ型Ａ
Ｍｙ Ｇａｔ−Ｙ Ａｓ層１７を介在させていることで
ある。この様にＡλＹ Ｇ ａ ｔ−ｙ Ａ Ｓ Ｄｉ
１７を介在させることにより、特性が改善される理由と
事実を以下に詳しく説明する。
Ｉ ｎ （Ｇａｔ −Ｘ Ａ ／！、ｘ ） ＰとＧａ
Ａｓのヘテロ接合では、二次元電子の移動度は７７Ｋに
おいても１００，０００ｃｍ２／Ｖ−ｓｅｃ以下である
。これは、Ｉ ｎ （Ｇａｔ−ｘ ＡＪ２ｘ ）Ｐ／Ｇ
ａＡｓヘテロ接合界面は５族元素が異なるため、ＡＳ空
孔。
Ａｓのヘテロ接合では、二次元電子の移動度は７７Ｋに
おいても１００，０００ｃｍ２／Ｖ−ｓｅｃ以下である
。これは、Ｉ ｎ （Ｇａｔ−ｘ ＡＪ２ｘ ）Ｐ／Ｇ
ａＡｓヘテロ接合界面は５族元素が異なるため、ＡＳ空
孔。
Ｐ空孔あるいはこれらを含む欠陥が生じ、これがより大
きい移動度を得ることを妨げているものと思われる。ま
たこれらの欠陥により生じるキャリアが二次元電子ガス
濃度に対して無視できない値になり、これが二次元電子
ガス１度の制御性、引いてはトランジスタの特性の制御
性を低下させていると思われる。実１１１ｎ （Ｇａｔ
−Ｘ ＡＭｘ ） Ｐ／’ Ｇ ａ Ａ Ｓヘテロ接
合界面の界面単位密度は、σ−１０１ｚ／ｃＩＲ２程度
であった。
きい移動度を得ることを妨げているものと思われる。ま
たこれらの欠陥により生じるキャリアが二次元電子ガス
濃度に対して無視できない値になり、これが二次元電子
ガス１度の制御性、引いてはトランジスタの特性の制御
性を低下させていると思われる。実１１１ｎ （Ｇａｔ
−Ｘ ＡＭｘ ） Ｐ／’ Ｇ ａ Ａ Ｓヘテロ接
合界面の界面単位密度は、σ−１０１ｚ／ｃＩＲ２程度
であった。
これに対しこの実施例のように
ＡｆｆｉｙＧａｔ−ｙＡｓＩｉを介在させると、二次元
電子ガスが蓄積されるＧａＡｓに隣接するヘテロ接合界
面はＡｌＹ Ｇａｔ−Ｙ Ａｓ／ＧａＡｓであり、５族
元素が同じになる。このためこのヘテロ接合界面の欠陥
が少なくなる。実際界面単位密度は、（７−８ｘ １０
” ’ ／１ｙｘｚトなり、Ｉｎ（Ｇａｌ−Ｘ Ａｆｆ
ｉｘ ）Ｐ／ＧａＡｓの界面に比べて充分に少なくなっ
ている。これが、２次元電子ガス濃度のルリ御性を向上
させる。Ａｌ２ＧａＡｓのＡＲ絹成比は、Ｏ＜ｙ≦１の
範囲で選ぶことができるが、好ましくは０．３≦ｙ≦１
の範囲に設定する。
電子ガスが蓄積されるＧａＡｓに隣接するヘテロ接合界
面はＡｌＹ Ｇａｔ−Ｙ Ａｓ／ＧａＡｓであり、５族
元素が同じになる。このためこのヘテロ接合界面の欠陥
が少なくなる。実際界面単位密度は、（７−８ｘ １０
” ’ ／１ｙｘｚトなり、Ｉｎ（Ｇａｌ−Ｘ Ａｆｆ
ｉｘ ）Ｐ／ＧａＡｓの界面に比べて充分に少なくなっ
ている。これが、２次元電子ガス濃度のルリ御性を向上
させる。Ａｌ２ＧａＡｓのＡＲ絹成比は、Ｏ＜ｙ≦１の
範囲で選ぶことができるが、好ましくは０．３≦ｙ≦１
の範囲に設定する。
この実施例による具体的な素子特性を次に説明する。第
６図において、ＡりｙＧａｌ−ｙＡｓ層１層上７て、Ｓ
ｅを２×１０１８／ＣＩＩドープした厚さ５０人のＡ
ｆｆｏ、ｓ Ｇ ａｏ、５ Ａ ｓを用い、Ｊｎ（Ｇａ
ｌ −ｘ Ａ Ｑｘ ） Ｐ層１３として同じ＜Ｓｅを
２Ｘ １０１８／ｌｓ３ドープした厚さ５００人のＩ
ｎ （Ｇａｓ−ａ ＡＱａ、２）Ｐを用いた。これらは
アンドープＧａＡｓ層１２に続いて連続的にＭＯＣＶＤ
法により成長させた。ホール測定によりＧａＡｓ側に蓄
積した二次元電子ガス濃度ｎｓと移動度μを測定した。
６図において、ＡりｙＧａｌ−ｙＡｓ層１層上７て、Ｓ
ｅを２×１０１８／ＣＩＩドープした厚さ５０人のＡ
ｆｆｏ、ｓ Ｇ ａｏ、５ Ａ ｓを用い、Ｊｎ（Ｇａ
ｌ −ｘ Ａ Ｑｘ ） Ｐ層１３として同じ＜Ｓｅを
２Ｘ １０１８／ｌｓ３ドープした厚さ５００人のＩ
ｎ （Ｇａｓ−ａ ＡＱａ、２）Ｐを用いた。これらは
アンドープＧａＡｓ層１２に続いて連続的にＭＯＣＶＤ
法により成長させた。ホール測定によりＧａＡｓ側に蓄
積した二次元電子ガス濃度ｎｓと移動度μを測定した。
その結果、空温で、ｒｌｓ＝４Ｘ１０１２／ｅａｒｓ２
． μｍ７．０ＯＯｎ２／Ｖ −ｓｅｃであった。７７
にで光照射なしの場合、ｎｓ ＝４ Ｘ １０” ２／
ｃｔｘ２、μｍ１０２．０００α２／Ｖ−ｓｅｃが得ら
れ、光を照射した場合、ｎＢ−４Ｘ１０１２／ｃａ２、
μｍ１０１．ｏｏ。
． μｍ７．０ＯＯｎ２／Ｖ −ｓｅｃであった。７７
にで光照射なしの場合、ｎｓ ＝４ Ｘ １０” ２／
ｃｔｘ２、μｍ１０２．０００α２／Ｖ−ｓｅｃが得ら
れ、光を照射した場合、ｎＢ−４Ｘ１０１２／ｃａ２、
μｍ１０１．ｏｏ。
ｚ２／Ｖ−ｓｅｃが得られた。
第７図は、以上の測定データを纒めて示したものである
。以上から、二次元電子ガス濃度は３状態に対して安定
した値を示し、また移動度は非常に高い値が得られてい
る。
。以上から、二次元電子ガス濃度は３状態に対して安定
した値を示し、また移動度は非常に高い値が得られてい
る。
またトランジスタの相互コンダクタンスは、ｇｍ−３７
０ｍＳ／ＩＮＲが得られ、２インチウェーハ内に２００
μｍおきに形成されたトランジスタのウェーハ面内での
しきい値電圧のバラツキは３％以下であった。
０ｍＳ／ＩＮＲが得られ、２インチウェーハ内に２００
μｍおきに形成されたトランジスタのウェーハ面内での
しきい値電圧のバラツキは３％以下であった。
以上では、Ｉ ｎ （Ｇａｌ−ｘ ＡＭｘ ）Ｐ／Ｇａ
Ａｓヘテロ接合のＩ ｎ （Ｇａ１−ｘ Ａｕｘ ）Ｐ
層をｎ型として、これにショットキーゲートを形成した
電界効果トランジスタを説明した。本発明はＩ ｎ （
Ｇａｔ−Ｘ Ａ ｌｘ ） Ｐ層をｐ型トシテコれにシ
ョットキーゲートを形成して電界効果トランジスタを構
成する場合も有効である。従来のＡ Ｑ Ｇ ａ Ａ
Ｓ ／ Ｇ ａ Ａ Ｓ ヘテｏ接合テＧｅｔ、ＡＭＧ
ａＡｓをｐ型としてこれに良好なショットキーゲートを
形成することは困難であった。これは高いショットキー
障壁が得られるような材料がないためであり、障壁の高
さはせいぜい０．３ｅｖ程度であった。これに対し、Ｉ
ｎ （Ｇａｔ−ｘ ＡＱｘ ）Ｐは、ｐ型とした場合にも良
好なショットキーゲートを形成することができる。
Ａｓヘテロ接合のＩ ｎ （Ｇａ１−ｘ Ａｕｘ ）Ｐ
層をｎ型として、これにショットキーゲートを形成した
電界効果トランジスタを説明した。本発明はＩ ｎ （
Ｇａｔ−Ｘ Ａ ｌｘ ） Ｐ層をｐ型トシテコれにシ
ョットキーゲートを形成して電界効果トランジスタを構
成する場合も有効である。従来のＡ Ｑ Ｇ ａ Ａ
Ｓ ／ Ｇ ａ Ａ Ｓ ヘテｏ接合テＧｅｔ、ＡＭＧ
ａＡｓをｐ型としてこれに良好なショットキーゲートを
形成することは困難であった。これは高いショットキー
障壁が得られるような材料がないためであり、障壁の高
さはせいぜい０．３ｅｖ程度であった。これに対し、Ｉ
ｎ （Ｇａｔ−ｘ ＡＱｘ ）Ｐは、ｐ型とした場合にも良
好なショットキーゲートを形成することができる。
このため、ホールをキャリアとして伝導度制御を広い範
囲で行なうことができ、良好なｐチャネル電界効果１−
ランリスタを得ることができる。実験によれば、ｎ型１
ｎＧａＰ層（不純物濃度３Ｘ１０１７／ａｘ３）の表
面にショットキーゲートとしてＡｕ電極を形成し、裏面
にＡｕＺｎオーミック電極を形成したショットキーダイ
オードを構成してＣ−Ｖカーブの測定からショットキー
障壁の高さを求めた結果、約１．８ｅＶであった。組成
比を変えて、Ｉ ｎ （Ｇａ０．６ Ａ にｌｒｒ、ｑ
） ＰＪｉについて同様のショットキーゲートを形成
して障壁高さを測定したところ、更に高い障壁が形成さ
れていることが確認された。
囲で行なうことができ、良好なｐチャネル電界効果１−
ランリスタを得ることができる。実験によれば、ｎ型１
ｎＧａＰ層（不純物濃度３Ｘ１０１７／ａｘ３）の表
面にショットキーゲートとしてＡｕ電極を形成し、裏面
にＡｕＺｎオーミック電極を形成したショットキーダイ
オードを構成してＣ−Ｖカーブの測定からショットキー
障壁の高さを求めた結果、約１．８ｅＶであった。組成
比を変えて、Ｉ ｎ （Ｇａ０．６ Ａ にｌｒｒ、ｑ
） ＰＪｉについて同様のショットキーゲートを形成
して障壁高さを測定したところ、更に高い障壁が形成さ
れていることが確認された。
第８図は、ｎ型１ ｎ （Ｇａｘ −ｘ Ａｆｆｘ ）
ＰＲを用いた電界効果トランジスタの実施例である。
ＰＲを用いた電界効果トランジスタの実施例である。
半絶縁性（１００）ＧａＡｓＭ板１１上板子１上ル層と
なるアンドープのＧａＡｓＧｌ ２をＭＯＣＶＤ法によ
り形成することは先の実施例と同様である。この後Ｇａ
Ａｓ層１２上にＺｎを２．０ｘ１０１８／ｃｍ３ ドー
プしたｐ型Ｉｎ（Ｇａｔ−ｘ ＡＱ、、）ＰＩｌｌ ８
を約１０００人成長させている。このＩ ｎ （Ｇ ａ
ｌ−Ｘ Ａ Ｑｘ） Ｐ層１８上にショットキーゲート
電極１４としてＡｕ電極を、またソース、ドレイン電極
１５．１６としてＡ ｕ 、／ Ａ ｕ Ｇ ｅ ’Ｒ
極を形成している。
なるアンドープのＧａＡｓＧｌ ２をＭＯＣＶＤ法によ
り形成することは先の実施例と同様である。この後Ｇａ
Ａｓ層１２上にＺｎを２．０ｘ１０１８／ｃｍ３ ドー
プしたｐ型Ｉｎ（Ｇａｔ−ｘ ＡＱ、、）ＰＩｌｌ ８
を約１０００人成長させている。このＩ ｎ （Ｇ ａ
ｌ−Ｘ Ａ Ｑｘ） Ｐ層１８上にショットキーゲート
電極１４としてＡｕ電極を、またソース、ドレイン電極
１５．１６としてＡ ｕ 、／ Ａ ｕ Ｇ ｅ ’Ｒ
極を形成している。
このように構成されたトランジスタウェーハについて、
ホール測定によりＧａＡｓｆｆ１２に蓄積されるホール
の濃度ｎｓと移動度μを測定した。
ホール測定によりＧａＡｓｆｆ１２に蓄積されるホール
の濃度ｎｓと移動度μを測定した。
但し試作例は、Ａｆｆｉｆｆ化がＸ＝Ｏである。７７Ｋ
において、光照射なしの場合、ｎｓ ＝３．５Ｘ１０１
２／ｃｍ２、μｍ６０００ａ２／Ｖ−ｓｅｃであり、光
照射した場合、ｒｌｓ ＝３．５ｘ １０１”／α２、
μｍ６１００ｃｒＲ２／Ｖ −ｓｅｃであった。
において、光照射なしの場合、ｎｓ ＝３．５Ｘ１０１
２／ｃｍ２、μｍ６０００ａ２／Ｖ−ｓｅｃであり、光
照射した場合、ｒｌｓ ＝３．５ｘ １０１”／α２、
μｍ６１００ｃｒＲ２／Ｖ −ｓｅｃであった。
またこのトランジスタは、正のゲート電圧を印加するこ
とによりドレイン電流が減少するｐチャネル、Ｄタイプ
の動作をするが、相互コンダクタンスは７７にで１００
ｍ５／ｍが得られた。２インチウェーハに２００μｍお
きに同様のトランジスタを形成した場合、ウェー八面内
のしきい値のバラツキは３％以下であった。
とによりドレイン電流が減少するｐチャネル、Ｄタイプ
の動作をするが、相互コンダクタンスは７７にで１００
ｍ５／ｍが得られた。２インチウェーハに２００μｍお
きに同様のトランジスタを形成した場合、ウェー八面内
のしきい値のバラツキは３％以下であった。
本発明は上記した実施例に限られるものではない。例え
ば、Ｉ ｎ （Ｇａｔ−Ｘ Ａｆｆｘ ） ＰｌｉＷを
ｎ型とする場合の不純物としては、Ｓｅの池にＳｉ。
ば、Ｉ ｎ （Ｇａｔ−Ｘ Ａｆｆｘ ） ＰｌｉＷを
ｎ型とする場合の不純物としては、Ｓｅの池にＳｉ。
Ｓｎ、Ｓ、Ｔｅなどを用い得る。またｌｎ＜Ｇａｌ−ｘ
ＡλＸ）Ｐをｎ型とする場合の不純物としては、Ｚｎの
他にＭａ、Ｂｅなどを用い得る。
ＡλＸ）Ｐをｎ型とする場合の不純物としては、Ｚｎの
他にＭａ、Ｂｅなどを用い得る。
第６図の実施例ではｎ型Ｉ ｎ （Ｇ ａｌ −Ｘ Ａ
ｌｘ ）２層１３とＧａＡｓｆｆ１２の間に介在させ
るＡｆｆＧａＡｓ層１７をＳｅドープのｎ型としたが、
これはアンドープであってもよいし、池のｎ型不純物を
ド・−ブしてもよい。第８図の実施例に対して、第６図
の実施例と同様の趣旨で［ｎ（Ｇａｌ −ｘ Ａｊ２ｘ
） ｐＨ１８とＧａＡｓ層１２の間にＡ Ｎｙ Ｇ
ａｌ−Ｙ Ａ Ｓ層を介在させることも有効である。ま
た例えば第１図において、Ｊｎ（Ｇａｔ−Ｘ Ａ ｆ２
ｘ ） ２層１３とＧａＡｓＥＷｌ ２の間にＩ ｎ
（Ｇａｔ−Ｘ Ａ Ｑｘ ） ｐＨ１３より不純物の低
イＩ ｎ （Ｇａ１−ｘ Ａｆｆｘ ） Ｐ層を介在さ
せてもよい。第５図、第８図の実施例に対しても同様で
ある。更にまた、Ｉ ｎ （Ｇａ１−ｘ Ａ Ｑ＜＞
ｐＨ上にオーミック電極をとり易くするために、格子整
合が取れる半導体によりキャップ層を形成することも有
効である。
ｌｘ ）２層１３とＧａＡｓｆｆ１２の間に介在させ
るＡｆｆＧａＡｓ層１７をＳｅドープのｎ型としたが、
これはアンドープであってもよいし、池のｎ型不純物を
ド・−ブしてもよい。第８図の実施例に対して、第６図
の実施例と同様の趣旨で［ｎ（Ｇａｌ −ｘ Ａｊ２ｘ
） ｐＨ１８とＧａＡｓ層１２の間にＡ Ｎｙ Ｇ
ａｌ−Ｙ Ａ Ｓ層を介在させることも有効である。ま
た例えば第１図において、Ｊｎ（Ｇａｔ−Ｘ Ａ ｆ２
ｘ ） ２層１３とＧａＡｓＥＷｌ ２の間にＩ ｎ
（Ｇａｔ−Ｘ Ａ Ｑｘ ） ｐＨ１３より不純物の低
イＩ ｎ （Ｇａ１−ｘ Ａｆｆｘ ） Ｐ層を介在さ
せてもよい。第５図、第８図の実施例に対しても同様で
ある。更にまた、Ｉ ｎ （Ｇａ１−ｘ Ａ Ｑ＜＞
ｐＨ上にオーミック電極をとり易くするために、格子整
合が取れる半導体によりキャップ層を形成することも有
効である。
［発明の効果］
以上述べたように本発明によれば、Ｉｎ（Ｇａｌ−ｘ△
Ｑ ｘ ） Ｐ ／ Ｇ ａ Ａ ｓ ヘテロ接合構造
を用いることによって、ヘテロ接合界面に蓄積形成され
るキャリア濃度の制御性、均一性を向上させ、温度変動
や光照射の有無による特性の変動を小さくした電界効果
トランジスタを１ｑることができる。
Ｑ ｘ ） Ｐ ／ Ｇ ａ Ａ ｓ ヘテロ接合構造
を用いることによって、ヘテロ接合界面に蓄積形成され
るキャリア濃度の制御性、均一性を向上させ、温度変動
や光照射の有無による特性の変動を小さくした電界効果
トランジスタを１ｑることができる。
第１図は本発明の一実施例の電界効果トランジスタを示
す図、第２図はその１ｎ （Ｇａｔ−ｘ Ａ Ｑ、Ｘ） Ｐ層形成の際の不純物ド
ーピングガス流ｍと電子濃度の関係を示す図、第３図は
その１−ランリスタの特性を示す図、第４図はＩ ｎ
（Ｇａｔ−ｘ Ａｊ２ｘ ） Ｐｔ１ｉのＡ２組成比と
Ｓｅによるドナ一単位の関係を−示すｇ 第５図は同じ
＜ＡＱ組成比と電子濃度の１関係を示す図、第６図は他
の実施例の電界効果トランジスタを示す図、第７図はそ
のトランジスタでのＧａＡｓ層の電子濃度と電子移動度
を示す図、第８図は更に他の実施例の電界効果トランジ
スタを示す図である。 １１・・・半絶縁性ＧａＡｓ基板、１２・・・アンドー
プＧａＡｓ１ｉ、１３−ｎ型Ｉ ｎ （Ｇａ１−Ｘ Ａ
Ｑ、ｘ ）Ｐ層、１４・・・ゲート雪掻、１５・・・
ソース雪掻、１６・・・ドレインＮ極、１７−ｎ型Ａｆ
ｆｉｙＧａｌ−ｙＡＳＷ、１８ ・Ｄ型ｒ ｎ （Ｇａ
１−Ｘ Ａ Ｑｘ ） ＰＭ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１ 図 Ｈ２Ｓｅ ４１ （’ＫＡ又１−ル ）ドレ４〉Ｉ
ｉｌ圧 第３ ＠ Ａぶ１ａ数゛比Ｘ ＡＪ亀数比Ｘ 第５図 第６図 第７図 第８図
す図、第２図はその１ｎ （Ｇａｔ−ｘ Ａ Ｑ、Ｘ） Ｐ層形成の際の不純物ド
ーピングガス流ｍと電子濃度の関係を示す図、第３図は
その１−ランリスタの特性を示す図、第４図はＩ ｎ
（Ｇａｔ−ｘ Ａｊ２ｘ ） Ｐｔ１ｉのＡ２組成比と
Ｓｅによるドナ一単位の関係を−示すｇ 第５図は同じ
＜ＡＱ組成比と電子濃度の１関係を示す図、第６図は他
の実施例の電界効果トランジスタを示す図、第７図はそ
のトランジスタでのＧａＡｓ層の電子濃度と電子移動度
を示す図、第８図は更に他の実施例の電界効果トランジ
スタを示す図である。 １１・・・半絶縁性ＧａＡｓ基板、１２・・・アンドー
プＧａＡｓ１ｉ、１３−ｎ型Ｉ ｎ （Ｇａ１−Ｘ Ａ
Ｑ、ｘ ）Ｐ層、１４・・・ゲート雪掻、１５・・・
ソース雪掻、１６・・・ドレインＮ極、１７−ｎ型Ａｆ
ｆｉｙＧａｌ−ｙＡＳＷ、１８ ・Ｄ型ｒ ｎ （Ｇａ
１−Ｘ Ａ Ｑｘ ） ＰＭ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１ 図 Ｈ２Ｓｅ ４１ （’ＫＡ又１−ル ）ドレ４〉Ｉ
ｉｌ圧 第３ ＠ Ａぶ１ａ数゛比Ｘ ＡＪ亀数比Ｘ 第５図 第６図 第７図 第８図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）不純物が添加されていないＧａＡｓと少なくとも
一部の領域に不純物が添加されたＩｎ（Ｇａ＿１＿−＿
ｘＡｌ＿ｘ）Ｐ（０≦ｘ≦１）とからなる半導体ヘテロ
接合を有し、ゲート電極に印加する電圧により前記不純
物が添加されていない ＧａＡｓの伝導度を制御することを特徴とする半導体ヘ
テロ接合電界効果トランジスタ。（２）前記Ｉｎ（Ｇａ
＿１＿−＿ｘＡｌ＿ｘ）Ｐはｎ型であり、前記ゲート電
極はこれとショットキー障壁を形成する特許請求の範囲
第１項記載の半導体ヘテロ接合電界効果トランジスタ。 （３）前記Ｉｎ（Ｇａ＿１＿−＿ｘＡｌ＿ｘ）Ｐは、Ａ
ｌの組成比ｘの値が、０≦ｘ≦０．３の範囲に設定され
ている特許請求の範囲第１項記載の半導体ヘテロ接合電
界効果トランジスタ。 （４）前記不純物が添加されていないＧａＡｓとＩｎ（
Ｇａ＿１＿−＿ｘＡｌ＿ｘ）Ｐとの間にＡｌ＿ＹＧａ＿
１＿ＹＡｓ（０＜ｙ≦１）を有する特許請求の範囲第１
項記載の半導体ヘテロ接合電界効果トランジスタ。 （５）前記Ｉｎ（Ｇａ＿１＿−＿ｘＡｌ＿ｘ）Ｐはｐ型
であり、前記ゲート電極はこれとショットキー障壁を形
成する特許請求の範囲第１項記載の半導体ヘテロ接合電
界効果トランジスタ。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20043185 | 1985-09-12 | ||
| JP60-200431 | 1985-09-12 | ||
| JP61-4112 | 1986-01-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62252975A true JPS62252975A (ja) | 1987-11-04 |
Family
ID=16424183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16020486A Pending JPS62252975A (ja) | 1985-09-12 | 1986-07-08 | 半導体ヘテロ接合電界効果トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62252975A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5148245A (en) * | 1989-07-12 | 1992-09-15 | Fujitsu Limited | Semiconductor device having a selectively doped heterostructure |
| US5319223A (en) * | 1991-07-26 | 1994-06-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | High electron mobility transistor |
| US5504353A (en) * | 1994-06-06 | 1996-04-02 | Nec Corporation | Field effect transistor |
-
1986
- 1986-07-08 JP JP16020486A patent/JPS62252975A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5148245A (en) * | 1989-07-12 | 1992-09-15 | Fujitsu Limited | Semiconductor device having a selectively doped heterostructure |
| US5319223A (en) * | 1991-07-26 | 1994-06-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | High electron mobility transistor |
| US5504353A (en) * | 1994-06-06 | 1996-04-02 | Nec Corporation | Field effect transistor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4695857A (en) | Superlattice semiconductor having high carrier density | |
| Martin et al. | Electrical properties of GaAs/GaN/GaAs semiconductor‐insulator‐semiconductor structures | |
| EP1309010A2 (en) | 3-5 group compound semiconductor and semiconductor device | |
| JPS582077A (ja) | 半導体デバイス | |
| US7786550B2 (en) | P-type semiconductor and semiconductor hetero material and manufacturing methods thereof | |
| JPH0697463A (ja) | 静電誘導型半導体装置 | |
| JPS62252975A (ja) | 半導体ヘテロ接合電界効果トランジスタ | |
| DE2430687C3 (de) | Kaltemissionshalbleitervorrichtung | |
| JPS61147577A (ja) | 相補型半導体装置 | |
| JPH032350B2 (ja) | ||
| JP2796113B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPH08316470A (ja) | 電力用半導体素子 | |
| JP2817718B2 (ja) | トンネルトランジスタおよびその製造方法 | |
| JP2621854B2 (ja) | 高移動度トランジスタ | |
| JPS6225455A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2003133561A (ja) | ３−５族化合物半導体および半導体装置 | |
| JPH0620142B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPS5963770A (ja) | 半導体装置 | |
| GB2191036A (en) | Hot charge-carrier transistors | |
| Künzel et al. | A new semiconductor superlattice with tunable electronic properties and simultaneously with mobility enhancement of electrons and holes | |
| JPS6012773A (ja) | 半導体素子の製造方法 | |
| Bawolek et al. | Electrical properties of nn ZnSe/GaAs heterojunctions | |
| JPH0131314B2 (ja) | ||
| JPS63260181A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2740166B2 (ja) | 半導体積層構造 |