JPS62256478A - 化合物半導体装置 - Google Patents
化合物半導体装置Info
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- JPS62256478A JPS62256478A JP61099928A JP9992886A JPS62256478A JP S62256478 A JPS62256478 A JP S62256478A JP 61099928 A JP61099928 A JP 61099928A JP 9992886 A JP9992886 A JP 9992886A JP S62256478 A JPS62256478 A JP S62256478A
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- 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
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
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- 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
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- H01L29/7782—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 confinement of carriers by at least two heterojunctions, e.g. DHHEMT, quantum well HEMT, DHMODFET
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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〉
この発明は、化合物半導体装置に関し、さらに詳細にい
えば、電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと略称する
）、高電子移動度トランジスタ（以下、ＨＥＭＴと略称
する）等の化合物半導体装置のうち、特に、ＩＣ，ＬＳ
Ｉの構成要素として好適な化合物半導体装置に関する。
えば、電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと略称する
）、高電子移動度トランジスタ（以下、ＨＥＭＴと略称
する）等の化合物半導体装置のうち、特に、ＩＣ，ＬＳ
Ｉの構成要素として好適な化合物半導体装置に関する。
〈従来の技術〉
化合物半導体デバイス、特に電子デバイスの製法として
、薄い一様な層の成長、成分元素組成比の制御の容易さ
からエピタキシャル成長方法が一般的に利用されている
。なかでも、最近特に注目されている技術として、分子
線エピタキシャル成長方法（以下、ＭＢＥ成長法と略称
する）が知られている。例えばＨ，Ｔ、 Ｔｓａｎｇに
より日経エレクトロニクスｌ１１ｈ３０８．１６３（１
９８３）において、ＭＢＥ成長法並びに薄膜周期構造を
利用したデバイスが詳細に説明されている。
、薄い一様な層の成長、成分元素組成比の制御の容易さ
からエピタキシャル成長方法が一般的に利用されている
。なかでも、最近特に注目されている技術として、分子
線エピタキシャル成長方法（以下、ＭＢＥ成長法と略称
する）が知られている。例えばＨ，Ｔ、 Ｔｓａｎｇに
より日経エレクトロニクスｌ１１ｈ３０８．１６３（１
９８３）において、ＭＢＥ成長法並びに薄膜周期構造を
利用したデバイスが詳細に説明されている。
このＭＢＥ成長法に従えば、結晶成長速度を単原子面レ
ベルで制御することができ（Ｊ、 Ｐ、 Ｖａｎｄｅｒ
Ｚｉｅｌ他、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、 ４８（１９
７７） Ｐ４Ｏ１０）、さらには、反射型電子線回折法
を併用すれば１原子面の組成をも正確に制御することが
できる（Ｊ、ｌｌ。
ベルで制御することができ（Ｊ、 Ｐ、 Ｖａｎｄｅｒ
Ｚｉｅｌ他、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、 ４８（１９
７７） Ｐ４Ｏ１０）、さらには、反射型電子線回折法
を併用すれば１原子面の組成をも正確に制御することが
できる（Ｊ、ｌｌ。
ＮｅａＶＯ他、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ａ３１，１（１９
８３））。このようなＭＢＥ成長法を用いることにより
、第６図に示すようなＨＥＭＴを製造することが可能と
なる。
８３））。このようなＭＢＥ成長法を用いることにより
、第６図に示すようなＨＥＭＴを製造することが可能と
なる。
尚、従来の化合物半導体を用いたマイクロ波素子につい
ては、例えば特開昭５９−４０８５号、および特開昭５
８−１４７１６９号公報に記されている。
ては、例えば特開昭５９−４０８５号、および特開昭５
８−１４７１６９号公報に記されている。
第６図に示すＨＥＭＴ構造は、半絶縁性ＱａＡｓの基板
（１１）を有し、その基板（１１）の上には、バッファ
層として機能するＧａ Ａｓ ＩＩ（１２）が形成され
、更にその上に、チャンネル層をなすアンドープのＧａ
Ａｓ １ｆｆｌ（１３）が形成されている。そして、
そのＧａ Ａｓ ＩＩ（１３）上には、ｎ−Ｇａ Ａ
１１−ｘ× Ａｓのような高い不純物濃度の電子供給ＦＪｆ （１４
）が形成され、その中央には、高濃度にｐ型不純物を含
有し、大きな電子親和力を有する半導体よりなるＩＩ（
１５）が設けられ、そして、そのｍ （１５）の上には
ゲート電極（１Ｇ）が形成されている。更に、層（１５
）を挟む電子供給Ｆ／ＩＩ （１４）の表面領域（１７
）は合金化され、その上にソース及びドレインの電極（
１８）が形成されている。
（１１）を有し、その基板（１１）の上には、バッファ
層として機能するＧａ Ａｓ ＩＩ（１２）が形成され
、更にその上に、チャンネル層をなすアンドープのＧａ
Ａｓ １ｆｆｌ（１３）が形成されている。そして、
そのＧａ Ａｓ ＩＩ（１３）上には、ｎ−Ｇａ Ａ
１１−ｘ× Ａｓのような高い不純物濃度の電子供給ＦＪｆ （１４
）が形成され、その中央には、高濃度にｐ型不純物を含
有し、大きな電子親和力を有する半導体よりなるＩＩ（
１５）が設けられ、そして、そのｍ （１５）の上には
ゲート電極（１Ｇ）が形成されている。更に、層（１５
）を挟む電子供給Ｆ／ＩＩ （１４）の表面領域（１７
）は合金化され、その上にソース及びドレインの電極（
１８）が形成されている。
このような半導体装置において、ゲート電極（１６）に
適当なバイアス電圧を印加すると、電子供給囮（１４）
とチャンネル層（１３）との界面におけるチャンネルｍ
（１３）側に、二次元電子ガス（１９）が形成される
。この結果、不純物イオンの少ないチャンネル層（１３
）内の界面近傍数１０八厚のところを、多ωの電子が流
れることになる。従フて、電子移動度を制限する１つの
大きな要因である不純物イオン散乱が少なく、高移動度
を実現することができる。
適当なバイアス電圧を印加すると、電子供給囮（１４）
とチャンネル層（１３）との界面におけるチャンネルｍ
（１３）側に、二次元電子ガス（１９）が形成される
。この結果、不純物イオンの少ないチャンネル層（１３
）内の界面近傍数１０八厚のところを、多ωの電子が流
れることになる。従フて、電子移動度を制限する１つの
大きな要因である不純物イオン散乱が少なく、高移動度
を実現することができる。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかしながら、このような化合物半導体装置においては
、二次元電子ガスにおける電子移動度の印加電界強度依
存性が極めて大きく、低電界の場合には高移動度を実現
できるが、高電界の場合にはその移動度が著しく低下し
てしまう。このような現象は、例えば、Ｈ，［ｎｏｕｅ
＠Ｊ、Ｊ、Ａ、Ｐ、２２３５７（１９８３）に記述さ
れている。また、その１例を上記したマイクロ波素子の
ようなＧａＡｓ／ｎ−Ｇａ ＡＩ Ａｓ１３ｍの
場合について示すと、ｘ １−ｘ 第７図の点線の如くなる。
、二次元電子ガスにおける電子移動度の印加電界強度依
存性が極めて大きく、低電界の場合には高移動度を実現
できるが、高電界の場合にはその移動度が著しく低下し
てしまう。このような現象は、例えば、Ｈ，［ｎｏｕｅ
＠Ｊ、Ｊ、Ａ、Ｐ、２２３５７（１９８３）に記述さ
れている。また、その１例を上記したマイクロ波素子の
ようなＧａＡｓ／ｎ−Ｇａ ＡＩ Ａｓ１３ｍの
場合について示すと、ｘ １−ｘ 第７図の点線の如くなる。
このような高電界印加状態における半導体内での電子散
乱機構としては、インターバレイ（谷ｍ＞散乱、インパ
クトイオナイゼーション、或はフォノン（格子振動）散
乱等が挙げられる。そのため、一般に超高周波トランジ
スタにおいてチャンネル層として用いられる半導体結晶
は、以下の特性の向上が要求される。
乱機構としては、インターバレイ（谷ｍ＞散乱、インパ
クトイオナイゼーション、或はフォノン（格子振動）散
乱等が挙げられる。そのため、一般に超高周波トランジ
スタにおいてチャンネル層として用いられる半導体結晶
は、以下の特性の向上が要求される。
■ インターバレイ散乱を起こりにくくするために、ｋ
空間での谷間の間のエネルギー差ΔＥが大きいこと。
空間での谷間の間のエネルギー差ΔＥが大きいこと。
■ インパクトイオナイゼーションを起こりにくくする
ために、エネルギーギャップＥ（＋が大きいこと。
ために、エネルギーギャップＥ（＋が大きいこと。
■ キセリア電子の運動エネルギーのフォノン散乱によ
るＩＲ失を小さくするために、有効質量ｍ＊が小さいこ
と。
るＩＲ失を小さくするために、有効質量ｍ＊が小さいこ
と。
谷間間のエネルギー差ΔＥ、エネルギーギャップＥＯ等
のパラメータについては、Ｑａ Ａｓ結晶のエネルギー
バンド構造を例に挙げるならば、第３図の如くである。
のパラメータについては、Ｑａ Ａｓ結晶のエネルギー
バンド構造を例に挙げるならば、第３図の如くである。
また、従来のＦＥＴやＨＥＭＴにおいて、チャンネル層
として用いられている化合物半導体として、ＧａＡＳや
Ｉ ｎ Ｐ 、 Ｉ ｎ □、５３Ｇ ａ ｏ、４７Ａ
３等が挙げられる。これらの化合物半導体の谷間間の
エネルギー差ΔＥ、エネルギーギャップＥＣＩ、電子の
有効質量ｍ″について、およその値を第１表に示す。尚
、侵の説明の参考のために、ＩｎＡｓおよび１ｎ３ｂに
関しても併せて示した。但し、Ｉ ｎ ｏ、 ５３Ｇ
ａ ｏ、 ４７Ａ Ｓの谷１！！ｌＷＡのエネルギー差
については、現在のところ不明である。
として用いられている化合物半導体として、ＧａＡＳや
Ｉ ｎ Ｐ 、 Ｉ ｎ □、５３Ｇ ａ ｏ、４７Ａ
３等が挙げられる。これらの化合物半導体の谷間間の
エネルギー差ΔＥ、エネルギーギャップＥＣＩ、電子の
有効質量ｍ″について、およその値を第１表に示す。尚
、侵の説明の参考のために、ＩｎＡｓおよび１ｎ３ｂに
関しても併せて示した。但し、Ｉ ｎ ｏ、 ５３Ｇ
ａ ｏ、 ４７Ａ Ｓの谷１！！ｌＷＡのエネルギー差
については、現在のところ不明である。
第１表
上記第１表より、例えばＧａＡＳをチャンネル層とした
場合には、エネルギーギャップＥａは大ぎいので高電界
印加時のインパクトイオナイゼーションは起こりにくい
が、谷間間のエネルギー差が小さいために、インターバ
レイ散乱が生じ易いという問題がある。また、ＧａＡＳ
の電子の有効質量は大きく、低電界印加時での、フォノ
ン散乱による電子の運動エネルギーの損失が大きいため
に、電子移動度が小さいという問題もある。また、チャ
ンネル層がＩｎＰの場合においては、ＩｎＰΔＥ が
大きいために、高 のＥａ、ΔＥｒＬ・ 「× 電界印加時におけるインパクトイオナイゼーションやイ
ンターバレイ散乱が起こりにくく、ゆえに電子の速度も
大きいが、ＩｎＰの電子の有効質量が大きく、ゆえに低
電界印加時での電子の速度は小さくなる。一方、１ｎＡ
ＳおよびＩｎＳｂ化合物半導体においては、有効質量が
小さいために、低電界印加時における電子の速度は極め
て高いものとなるが、エネルギーギャップが小さいため
に、高電界印加時においては、インパクトイオナイゼー
ションが起こり易くなっている（例えば、ＩｎＡｓでは
、約３．３ｋＶ／αで起こる）。
場合には、エネルギーギャップＥａは大ぎいので高電界
印加時のインパクトイオナイゼーションは起こりにくい
が、谷間間のエネルギー差が小さいために、インターバ
レイ散乱が生じ易いという問題がある。また、ＧａＡＳ
の電子の有効質量は大きく、低電界印加時での、フォノ
ン散乱による電子の運動エネルギーの損失が大きいため
に、電子移動度が小さいという問題もある。また、チャ
ンネル層がＩｎＰの場合においては、ＩｎＰΔＥ が
大きいために、高 のＥａ、ΔＥｒＬ・ 「× 電界印加時におけるインパクトイオナイゼーションやイ
ンターバレイ散乱が起こりにくく、ゆえに電子の速度も
大きいが、ＩｎＰの電子の有効質量が大きく、ゆえに低
電界印加時での電子の速度は小さくなる。一方、１ｎＡ
ＳおよびＩｎＳｂ化合物半導体においては、有効質量が
小さいために、低電界印加時における電子の速度は極め
て高いものとなるが、エネルギーギャップが小さいため
に、高電界印加時においては、インパクトイオナイゼー
ションが起こり易くなっている（例えば、ＩｎＡｓでは
、約３．３ｋＶ／αで起こる）。
Ｉ ｎ ｏ、 ５３Ｇ ａ ｏ、４７ＡＳ混晶化合物半
導体は、大力において、ＩｎＡｓとＱａ ＡＳとの中間
的な特性を示す。
導体は、大力において、ＩｎＡｓとＱａ ＡＳとの中間
的な特性を示す。
以上のことは、化合物半導体中の電子のドリフト速度の
、電界強度依存性に関する、一般的に理論と実験とから
得られる結果（第８図）を見れば明らかである。これら
の結果は、 Ｑａ ＡＳについては、ＲｕＣｈ、 Ｊ、 Ｇ、 、に
ｉｎｏ、Ｇ、Ｓ、 ；Ｐｈｙｓ、Ｒｅｖ、、１７４，９
２１（１９６９） 、またはＨｏｕｓｔｏｎ、 ｐ、八
。
、電界強度依存性に関する、一般的に理論と実験とから
得られる結果（第８図）を見れば明らかである。これら
の結果は、 Ｑａ ＡＳについては、ＲｕＣｈ、 Ｊ、 Ｇ、 、に
ｉｎｏ、Ｇ、Ｓ、 ；Ｐｈｙｓ、Ｒｅｖ、、１７４，９
２１（１９６９） 、またはＨｏｕｓｔｏｎ、 ｐ、八
。
他：５ｏｌｉｄ ５ｔａｔｅ Ｃｏｍｍ、、２０，１９
７（１９７７）、ＩｎＰについては、Ｎｅ１ｓｅｎ、Ｌ
、Ｄ、 ；Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、Ａ３８゜２２１ （１
９７２）、またはＢｏｅｒｓ、 Ｐ、 Ｈ，； Ｅ Ｉ
ｅｃｔｒｏｎ、 Ｌｅｔｔ、 ７．６２５（１９７１）
、 １ｎＡＳについては、伊藤他；電子通信学会研究報告Ｅ
Ｄ８３−７７、 （１９８３）、ＩｎＳｂについては、
ＧＩｉｃｋｓｍａｎ、Ｈ，他；Ｐｈｙｓ、 Ｒｅｖ。
７（１９７７）、ＩｎＰについては、Ｎｅ１ｓｅｎ、Ｌ
、Ｄ、 ；Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、Ａ３８゜２２１ （１
９７２）、またはＢｏｅｒｓ、 Ｐ、 Ｈ，； Ｅ Ｉ
ｅｃｔｒｏｎ、 Ｌｅｔｔ、 ７．６２５（１９７１）
、 １ｎＡＳについては、伊藤他；電子通信学会研究報告Ｅ
Ｄ８３−７７、 （１９８３）、ＩｎＳｂについては、
ＧＩｉｃｋｓｍａｎ、Ｈ，他；Ｐｈｙｓ、 Ｒｅｖ。
、１２９．１５７２（１９６３） 、Ｎｅｕｋｅｒｍａ
ｎｓ、Ａ、他；Ａｐｐｌ、ＰｈｙＳ、Ｌｅｔｔ、、１７
，１０２（１９７Ｇ） 、または５ｌｉｔｈ、Ｊ、他；
Ａｐｐｌ。
ｎｓ、Ａ、他；Ａｐｐｌ、ＰｈｙＳ、Ｌｅｔｔ、、１７
，１０２（１９７Ｇ） 、または５ｌｉｔｈ、Ｊ、他；
Ａｐｐｌ。
Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、 、 ３７．７９７（１９８Ｇ
）、ｌｎ Ｇａ Ａｓについては、伊藤他＝Ｍ子
通ｘ １−ｘ 信学会研究報告ＥＤ８３−７７、 （１９８３）等に記
されている。
）、ｌｎ Ｇａ Ａｓについては、伊藤他＝Ｍ子
通ｘ １−ｘ 信学会研究報告ＥＤ８３−７７、 （１９８３）等に記
されている。
一般に、ＦＥＴやＨＥＭＴの動作時においては、数ｋ
Ｖ ／ ａｘの電界強度が印加されるため、低電界でイ
ンパクトイオナイゼーションの起こる１ｎＡｓやＩｎＳ
ｂ等をチャンネル層としたトランジスタは、従来のトラ
ンジスタ構造では極めて不利であり、現在まで、これら
をチャンネル層とした良好なＦＥＴは得られていない。
Ｖ ／ ａｘの電界強度が印加されるため、低電界でイ
ンパクトイオナイゼーションの起こる１ｎＡｓやＩｎＳ
ｂ等をチャンネル層としたトランジスタは、従来のトラ
ンジスタ構造では極めて不利であり、現在まで、これら
をチャンネル層とした良好なＦＥＴは得られていない。
即ち、低電界における電子移動度が高いという有益性が
利用できない。また第８図には示さなかったが、［ｎｘ
Ｑａ Ａｓ （０＜ｘ＜ １．０） ’ｆ２品
化金化合物半導体１ −×ｎ ＡＳ Ｐ （０＜ｙ＜ １．０） ９Ｑ
、化合物 １−Ｖ 半導体においては、ｘ、ｙの値によって、電子移動度の
電界強度依存性が変化するが、低電界での電子移動度は
ＩｎＡｓよりも低く、高電界での電子移動度はＧａＡＳ
またはＩｎＰよりも低い。また、動作速度の大きい、良
好な特性を有するトランジスタを得るには、低電界にお
いても、電子移動度が高いことが必要となり、この点に
おいて、高電界での電子移動度の低いＧａ Ａｓや、低
電界での電子移動度の低いＩｎＰは、チャンネル層を形
成する材料として最適なものではない。
利用できない。また第８図には示さなかったが、［ｎｘ
Ｑａ Ａｓ （０＜ｘ＜ １．０） ’ｆ２品
化金化合物半導体１ −×ｎ ＡＳ Ｐ （０＜ｙ＜ １．０） ９Ｑ
、化合物 １−Ｖ 半導体においては、ｘ、ｙの値によって、電子移動度の
電界強度依存性が変化するが、低電界での電子移動度は
ＩｎＡｓよりも低く、高電界での電子移動度はＧａＡＳ
またはＩｎＰよりも低い。また、動作速度の大きい、良
好な特性を有するトランジスタを得るには、低電界にお
いても、電子移動度が高いことが必要となり、この点に
おいて、高電界での電子移動度の低いＧａ Ａｓや、低
電界での電子移動度の低いＩｎＰは、チャンネル層を形
成する材料として最適なものではない。
〈発明の目的〉
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
上記したインパクトイオナイゼーションやインターバレ
イ散乱の少ない特性と、電子有効質量が小さく、フォノ
ン散乱によるエネルギーの損失の少ない特性を共に有す
る化合物半導体装置を提供せんとするものである。
上記したインパクトイオナイゼーションやインターバレ
イ散乱の少ない特性と、電子有効質量が小さく、フォノ
ン散乱によるエネルギーの損失の少ない特性を共に有す
る化合物半導体装置を提供せんとするものである。
く問題点を解決するための手段〉
従来より、いわゆる超格子構造というものが研究されて
おり、例えば、Ｌ、Ｅｓａｋｉ、Ｒ，Ｔｓｕ；ＩＢＭ
Ｊ。
おり、例えば、Ｌ、Ｅｓａｋｉ、Ｒ，Ｔｓｕ；ＩＢＭ
Ｊ。
１１Ｅｓ、ＤＥＶＥＬＯＰ、（１９７０）ＰＯ２ニ論シ
ラレテイル。即ち、第４図に示すように、異なる種類（
例えば、ＱａＡｓとＡＩ Ａｓ ”）の化合物半導体ｉ
１［膜層を、ＭＢＥ成長法等の成長手段を用いて、交互
に周期的に積層させることにより、バルク結晶で比較し
た場合に伝導帯の低い方の薄膜層側（第４図のＡｆｆを
意味し、以下井戸層という）に、ｍ子化された単位が形
成される。第４図では、２種類の順位１゜２のみが形成
されているが、単位の数やそのエネルギーは、井戸層の
厚みＬｍバリヤＪり （８層）の厚みＬＢ、バルク結晶
としてのＡｆｆｌとＢｉｔとの伝導帯の底の差等によっ
て、変化する。
ラレテイル。即ち、第４図に示すように、異なる種類（
例えば、ＱａＡｓとＡＩ Ａｓ ”）の化合物半導体ｉ
１［膜層を、ＭＢＥ成長法等の成長手段を用いて、交互
に周期的に積層させることにより、バルク結晶で比較し
た場合に伝導帯の低い方の薄膜層側（第４図のＡｆｆを
意味し、以下井戸層という）に、ｍ子化された単位が形
成される。第４図では、２種類の順位１゜２のみが形成
されているが、単位の数やそのエネルギーは、井戸層の
厚みＬｍバリヤＪり （８層）の厚みＬＢ、バルク結晶
としてのＡｆｆｌとＢｉｔとの伝導帯の底の差等によっ
て、変化する。
さらに、これら量子化された単位における電子の存在確
率について、Ｈ，ＪａｒＯ８，に、 Ｂ、 ＷＯｎｌＪ
：Ｊ、 Ｐｈｙｓ。
率について、Ｈ，ＪａｒＯ８，に、 Ｂ、 ＷＯｎｌＪ
：Ｊ、 Ｐｈｙｓ。
Ｃ：５ｏｌｉｄ ５ｔａｔｅ Ｐｈｙｓ、、１７（１９
８４）１７６５等で論じられている。例えば、バリヤ一
層をＧａ Ａ１０．８ ０．２ Ａｓ、井戸層をＧａ Ａｓとすると第５図（ａ）に示ず
ように、Ｇｊａ Ａｓ Ｗ側に単位１．２のみを閉じ込
めることが可能であり、単位３以上の高いエネルギー準
位はＧａ ＡＩ Ａｓバリヤ一層０．８ ０
．２ によるバリヤー高さＥ８を越えてしまう。このような状
況における、各準位での電子の存在確率は、第５図（ｂ
）に示すように、準位１．２では、Ｇａ ＡＳ ｆｆ側
で大きくなっているが、準位３では、逆にＧａ Ａ
ｔ ＡＳ層側で大きくなってい０．８ ０．２ る。この、電子の存在確率の大小の度合いは、バリヤ一
層や井戸層の厚み、ならびにバリヤー高さを変えること
により、変化させることができる。
８４）１７６５等で論じられている。例えば、バリヤ一
層をＧａ Ａ１０．８ ０．２ Ａｓ、井戸層をＧａ Ａｓとすると第５図（ａ）に示ず
ように、Ｇｊａ Ａｓ Ｗ側に単位１．２のみを閉じ込
めることが可能であり、単位３以上の高いエネルギー準
位はＧａ ＡＩ Ａｓバリヤ一層０．８ ０
．２ によるバリヤー高さＥ８を越えてしまう。このような状
況における、各準位での電子の存在確率は、第５図（ｂ
）に示すように、準位１．２では、Ｇａ ＡＳ ｆｆ側
で大きくなっているが、準位３では、逆にＧａ Ａ
ｔ ＡＳ層側で大きくなってい０．８ ０．２ る。この、電子の存在確率の大小の度合いは、バリヤ一
層や井戸層の厚み、ならびにバリヤー高さを変えること
により、変化させることができる。
すなわち、第５図より、バリヤーエネルギーより大きな
エネルギーを有する電子は、Ｇａ Ａｓ層よりも、Ｇａ
ＡＩ Ａｓ層内で、存在確率が０．８ ０
．２ 著しく大きくなる。
エネルギーを有する電子は、Ｇａ Ａｓ層よりも、Ｇａ
ＡＩ Ａｓ層内で、存在確率が０．８ ０
．２ 著しく大きくなる。
しかしながら、このようなＧａ ＡｓとＧａｘＡｔ
Ａｓとから成る薄膜周期構造においては、１−× ＧａＡｌＡｓ層内における電子移動度が、ｘ １−
ｘ 低電界・高電界とも、著しく小さいために、高電界を印
加することによって、むしろ電子移動度は、同じ電界強
度で比較したときの（３ａ ＡＳの電子移動度よりも小
さくなってしまう。
Ａｓとから成る薄膜周期構造においては、１−× ＧａＡｌＡｓ層内における電子移動度が、ｘ １−
ｘ 低電界・高電界とも、著しく小さいために、高電界を印
加することによって、むしろ電子移動度は、同じ電界強
度で比較したときの（３ａ ＡＳの電子移動度よりも小
さくなってしまう。
そこで、本発明者らは、種々検討した結果、例えば、井
戸層をＩｎＡｓまたはｌｎ ３ｂ 、バリヤーＩｔをＩ
ｎＰまたはＧａ Ａｓとすることによって、第４図や第
５図と同様のエネルギー帯構造を形成できることを見出
した。この内、井戸層をＩｎＡｓ、バリヤ一層をＩｎＰ
とした場合について述べると、ＩｎＡ３層内に量子化さ
れた単位を形成できることを見出した。そして、第５図
に示すように、エネルギーの低い単位１．２のみがＩｎ
Ａｓ層内に閉じ込められており、エネルギーの高い準位
３は、ＩｎＰとｌｎ Ａｓとの間のバリヤー高さＥＢよ
りも高くすることができる。この結果、ＩｎＡｓ層内内
における実効的なエネルギーギャップＥｇは、第４図に
示す、伝導帯内の逗子化単位１と、価電子帯内のＭ子化
準位１との間のエネルギー差となるため、ＩｎＡｓ結晶
本来のエネルギーギャップＥＯよりも大きくなる。この
結果、すでに述べたように、インパクトイオナイゼーシ
ョンが起こりにくくなり、より大きな高電界を印加でき
るようになる。或は、インパクトイオナイゼーションが
起こる以前の電界強度において、高エネルギーを有する
電子の存在確率がＩｎＰ１ｍ側で著しく大ぎくなるよう
にでき（第５図の準位３の状態参照）、この結果、Ｉｎ
Ａｓ層内でのインパクトイオナイゼーションを防止する
ことができる。
戸層をＩｎＡｓまたはｌｎ ３ｂ 、バリヤーＩｔをＩ
ｎＰまたはＧａ Ａｓとすることによって、第４図や第
５図と同様のエネルギー帯構造を形成できることを見出
した。この内、井戸層をＩｎＡｓ、バリヤ一層をＩｎＰ
とした場合について述べると、ＩｎＡ３層内に量子化さ
れた単位を形成できることを見出した。そして、第５図
に示すように、エネルギーの低い単位１．２のみがＩｎ
Ａｓ層内に閉じ込められており、エネルギーの高い準位
３は、ＩｎＰとｌｎ Ａｓとの間のバリヤー高さＥＢよ
りも高くすることができる。この結果、ＩｎＡｓ層内内
における実効的なエネルギーギャップＥｇは、第４図に
示す、伝導帯内の逗子化単位１と、価電子帯内のＭ子化
準位１との間のエネルギー差となるため、ＩｎＡｓ結晶
本来のエネルギーギャップＥＯよりも大きくなる。この
結果、すでに述べたように、インパクトイオナイゼーシ
ョンが起こりにくくなり、より大きな高電界を印加でき
るようになる。或は、インパクトイオナイゼーションが
起こる以前の電界強度において、高エネルギーを有する
電子の存在確率がＩｎＰ１ｍ側で著しく大ぎくなるよう
にでき（第５図の準位３の状態参照）、この結果、Ｉｎ
Ａｓ層内でのインパクトイオナイゼーションを防止する
ことができる。
しかも、高電界印加によってＩｎＰ層内に遷移した電子
は、ＩｎＰのａ電界印加時の電気特性に従うため、第８
図に示すように、高電界印加時においても、電子の速度
は他の結晶に比べて高くなる。
は、ＩｎＰのａ電界印加時の電気特性に従うため、第８
図に示すように、高電界印加時においても、電子の速度
は他の結晶に比べて高くなる。
即ち、低電界印加時には、電子がＩｎＡｓ層内に閉じ込
められているために、電子の速度はＧａＡｓやＩｎＰバ
ルク結晶に比べて大きくなり、高電界印加時には、高エ
ネルギーの電子はＩｎＰＩｉ！内へ遷移するため、電子
の速度はＧａ ＡＳ″ｑに比べて大きくなる。
められているために、電子の速度はＧａＡｓやＩｎＰバ
ルク結晶に比べて大きくなり、高電界印加時には、高エ
ネルギーの電子はＩｎＰＩｉ！内へ遷移するため、電子
の速度はＧａ ＡＳ″ｑに比べて大きくなる。
本発明は、かかる知見に基づく研究の結果なされたもの
であり、 チャンネル層を構成する一方の化合物半導体薄膜層は、
伝導帯と価電子帯間のエネルギー差が小さく、低電界印
加時の電子移動度が他方の化合物半導体薄膜層よりも大
ぎく、高電界印加時の電子移動度が上記他方の化合物半
導体薄膜層よりも小さいか、高電界印加による価電子の
衝突電離現象が上記他方の化合物半導体薄膜層よりも早
く発生する化合物半導体であり、 上記他方の化合物半導体薄膜層は、同エネルギー差が上
記一方の化合物半導体薄膜層に比べて大きく、高電界印
加時の電子移動度が上記一方の化合物半導体薄膜層より
も大きい化合物半導体であり、低電界印加時には、伝導
電子が上記一方の化合物半導体薄膜層内を優先的に流れ
、高電界印加時には、加速されてエネルギーの高くなっ
た伝導電子が上記他方の化合物半導体薄膜層内を優先的
に流れるようにし、上記一方の化合物半導体薄膜層内に
おいて、伝導電子による価電子の衝突電離現象が起こる
以前で、かつ伝導電子による伝導帯での谷間聞散乱が発
生する以前に、上記高電界印加によって加速されてエネ
ルギーの高くなった伝導電子の、上記一方の化合物半導
体１１！１から上記他方の化合物半導体１１！１層への
遷移が行なわれるチャンネル層を有するものである。
であり、 チャンネル層を構成する一方の化合物半導体薄膜層は、
伝導帯と価電子帯間のエネルギー差が小さく、低電界印
加時の電子移動度が他方の化合物半導体薄膜層よりも大
ぎく、高電界印加時の電子移動度が上記他方の化合物半
導体薄膜層よりも小さいか、高電界印加による価電子の
衝突電離現象が上記他方の化合物半導体薄膜層よりも早
く発生する化合物半導体であり、 上記他方の化合物半導体薄膜層は、同エネルギー差が上
記一方の化合物半導体薄膜層に比べて大きく、高電界印
加時の電子移動度が上記一方の化合物半導体薄膜層より
も大きい化合物半導体であり、低電界印加時には、伝導
電子が上記一方の化合物半導体薄膜層内を優先的に流れ
、高電界印加時には、加速されてエネルギーの高くなっ
た伝導電子が上記他方の化合物半導体薄膜層内を優先的
に流れるようにし、上記一方の化合物半導体薄膜層内に
おいて、伝導電子による価電子の衝突電離現象が起こる
以前で、かつ伝導電子による伝導帯での谷間聞散乱が発
生する以前に、上記高電界印加によって加速されてエネ
ルギーの高くなった伝導電子の、上記一方の化合物半導
体１１！１から上記他方の化合物半導体１１！１層への
遷移が行なわれるチャンネル層を有するものである。
但し、上記他方の化合物半導体源ＩＩＩ層のみにｎ型不
純物をドーピングしたものであってもよい。
純物をドーピングしたものであってもよい。
また、上記一方の化合物半導体薄膜層がＩｎＡｓ或はＩ
ｎＳｂ化合物半導体で形成され、他方の化合物半導体囮
がＩｎＰ或はＧａＡＳ化合物半導体で形成されているも
のであってもよく、または、一方の化合物半導体１１！
１がＩｎ ＧａＸ １−ｘ Ａｓ （０≦ｘ＜ｉ、ｏ）混合化合物半導体で形成さ
れ、他方の化合物半導体薄膜層がＩｎＰで形成されてい
るものであってもよく、または、一方の化合物半導体薄
膜層がＩｎ Ａｓ或はＪｎ３ｂ化合物半導体で形成され
、他方の化合物半導体薄膜層がｉｎ Ａｓ Ｐ
（０＜−Ｖ＜ １．０）混品化合物半 １−Ｖ 導体で形成されているものであってもよく、または、一
方の化合物半導体薄膜層がＩｎＡｓ。
ｎＳｂ化合物半導体で形成され、他方の化合物半導体囮
がＩｎＰ或はＧａＡＳ化合物半導体で形成されているも
のであってもよく、または、一方の化合物半導体１１！
１がＩｎ ＧａＸ １−ｘ Ａｓ （０≦ｘ＜ｉ、ｏ）混合化合物半導体で形成さ
れ、他方の化合物半導体薄膜層がＩｎＰで形成されてい
るものであってもよく、または、一方の化合物半導体薄
膜層がＩｎ Ａｓ或はＪｎ３ｂ化合物半導体で形成され
、他方の化合物半導体薄膜層がｉｎ Ａｓ Ｐ
（０＜−Ｖ＜ １．０）混品化合物半 １−Ｖ 導体で形成されているものであってもよく、または、一
方の化合物半導体薄膜層がＩｎＡｓ。
Ｐ （０，５＜ｙ＜ １．０）混晶化合物半導体で
形１−■ 成され、他方の化合物半導体Ｎ膜層が、ＩｎＡｓ Ｐ
（０＜ｙ＜ ０．５）混晶化合物半導体 １−
Ｖ で形成されているものであってもよい。
形１−■ 成され、他方の化合物半導体Ｎ膜層が、ＩｎＡｓ Ｐ
（０＜ｙ＜ ０．５）混晶化合物半導体 １−
Ｖ で形成されているものであってもよい。
く作用〉
以上の構成の化合物半導体装置であれば、一方の化合物
半導体層ｍｍと他方の化合物半導体ｗＪ薄膜層の周期的
積層構造によりチャンネル層を形成しているので、一方
の化合物半導体薄膜層内において、インパクトイオナイ
ゼーションを起こりにくくすることができる程度に大き
い実効的なエネルギーギャップを得ることができ、或は
、他方の化合物半導体薄膜層内において、インパクトイ
オナイゼーションが全く起こらない程度に高エネルギー
を有する電子の存在確率を大きくすることができる。ま
た、低電界印加時には、電子を一方の化合物半導体薄膜
層内に閉じ込めて、電子の速度を大きくすることができ
、高電界印加時には、高エネルギーの電子を他方の化合
物半導体薄膜層内に遷移させて、電子の速度を大きくす
ることができる。
半導体層ｍｍと他方の化合物半導体ｗＪ薄膜層の周期的
積層構造によりチャンネル層を形成しているので、一方
の化合物半導体薄膜層内において、インパクトイオナイ
ゼーションを起こりにくくすることができる程度に大き
い実効的なエネルギーギャップを得ることができ、或は
、他方の化合物半導体薄膜層内において、インパクトイ
オナイゼーションが全く起こらない程度に高エネルギー
を有する電子の存在確率を大きくすることができる。ま
た、低電界印加時には、電子を一方の化合物半導体薄膜
層内に閉じ込めて、電子の速度を大きくすることができ
、高電界印加時には、高エネルギーの電子を他方の化合
物半導体薄膜層内に遷移させて、電子の速度を大きくす
ることができる。
〈実施例〉
以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。
第１図はこの発明の化合物半導体装置としてのＦＥＴの
一実施例を示す概略断面図である。
一実施例を示す概略断面図である。
第１図に示すＦＥＴは、半絶縁性Ｉｎ ＰＨ板（１）上
に、ＩｎＡｓとＩｎＰをそれぞれ約６９Ａ、約１００Ａ
づつ交互にそれぞれ６層づつ１ｉｉＷＪさせた結晶構造
を有する化合物半導体Ｎ膜層ｍ ａ ｍ ｍ （２）が
ＦＥＴのチャンネル層として形成されている。上記多ｌ
！！ｌＷＪ膜層（ａの全体の膜厚は約０．１−である。
に、ＩｎＡｓとＩｎＰをそれぞれ約６９Ａ、約１００Ａ
づつ交互にそれぞれ６層づつ１ｉｉＷＪさせた結晶構造
を有する化合物半導体Ｎ膜層ｍ ａ ｍ ｍ （２）が
ＦＥＴのチャンネル層として形成されている。上記多ｌ
！！ｌＷＪ膜層（ａの全体の膜厚は約０．１−である。
尚、上記多層薄膜層（２は、半絶縁性のＩｎＰ基板（１
）上にＭＢＥ成長法を用いて形成した。
）上にＭＢＥ成長法を用いて形成した。
さらに、多層薄膜ａ）（２）の表面には、ＡｕＧｅＮ
ｉオーミック接合電極（３）を蒸着し、ソースとドレイ
ン電極を形成した。また、Ａ１ショットキー接合電極（
４）を絶縁膜（６）上に蒸着し、ゲート電極を形成した
。
ｉオーミック接合電極（３）を蒸着し、ソースとドレイ
ン電極を形成した。また、Ａ１ショットキー接合電極（
４）を絶縁膜（６）上に蒸着し、ゲート電極を形成した
。
上記ＡｕＧｅ旧オーミオ−ミック電極を形成する際の蒸
着、ならびに合金処理によって、Ａｕ原子が化合物半導
体Ｎ膜層ｍ ｎ ｌ！ Ｍ （２）に拡散していく。こ
れによって、化合物半導体Ｎ膜層薄ｌＩｍ （２１内の
積層構造の周期性が乱れ、この領域（５における結晶構
造は、従来のｒ ｎ Ａｓ ｙ Ｐ １□混晶結晶と同
一になってしまう。この結果、この領域（５）でのエネ
ルギーバンド構造も、従来のＩｎ Ａｓ 、Ｐｌ、１品
結晶と同一になり、オーミック接合を形成することに何
ら弊害は生じなかった。このような拡散によって化合物
半導体多層薄ＩＩ層の積層構造の周期性が破壊されると
いう類似の現象は、すでにＮ、ｔ１ｏ１ｏｎｙａｋ他、
Ａ、Ｐ、１．３９（１９８１）１０２等で発表されてい
る。
着、ならびに合金処理によって、Ａｕ原子が化合物半導
体Ｎ膜層ｍ ｎ ｌ！ Ｍ （２）に拡散していく。こ
れによって、化合物半導体Ｎ膜層薄ｌＩｍ （２１内の
積層構造の周期性が乱れ、この領域（５における結晶構
造は、従来のｒ ｎ Ａｓ ｙ Ｐ １□混晶結晶と同
一になってしまう。この結果、この領域（５）でのエネ
ルギーバンド構造も、従来のＩｎ Ａｓ 、Ｐｌ、１品
結晶と同一になり、オーミック接合を形成することに何
ら弊害は生じなかった。このような拡散によって化合物
半導体多層薄ＩＩ層の積層構造の周期性が破壊されると
いう類似の現象は、すでにＮ、ｔ１ｏ１ｏｎｙａｋ他、
Ａ、Ｐ、１．３９（１９８１）１０２等で発表されてい
る。
第１図に示すソース電極（３）、ドレイン電極（３）、
ゲート電極（４）等については、従来のＦＥＴ構造作製
時に行なわれている従来技術を用いることにより、ＦＥ
Ｔとしての機能を有することも確認できた。
ゲート電極（４）等については、従来のＦＥＴ構造作製
時に行なわれている従来技術を用いることにより、ＦＥ
Ｔとしての機能を有することも確認できた。
第２図には、第１図の多ＩＩＩ膜層（２の電子速度につ
いて、電界強度依存性を調べた結果を示す。
いて、電界強度依存性を調べた結果を示す。
第８図との比較から明らかなように、低電界印加時には
、１ｎＡｓと同程度の電子速度を有しており、しかも、
高電界印加時においても、インパクトイオナイゼーショ
ンが起こらず、電子の速度も［ｎＰと同程度である。即
ち、第１図のような多Ｗ１薄膜構造にすることにより、
電子移動度の電界強度依存性は著しく改善されている。
、１ｎＡｓと同程度の電子速度を有しており、しかも、
高電界印加時においても、インパクトイオナイゼーショ
ンが起こらず、電子の速度も［ｎＰと同程度である。即
ち、第１図のような多Ｗ１薄膜構造にすることにより、
電子移動度の電界強度依存性は著しく改善されている。
同様の効果は、Ｉｎ Ａｓ薄膜層の層厚を約２４Ａから
約７５Ａに変化させた場合においても観察された。
約７５Ａに変化させた場合においても観察された。
また、上記の実施例においては、井戸層が１ｎＡｓ、バ
リヤ一層がＩｎＰで構成されているが、井戸層を１ｎＡ
ｓ、バリヤ一層をＧａＡＳにしても、同様の効果が得ら
れた。但し、この場合においては、高電界での電子移動
度は、第２図よりも低（なり、Ｑａ Ａｓバルク結晶と
ほぼ同程度になった。尚、この場合におけるｌｎ ＡＳ
ｌ！！厚は約２４八から約６ＯＡの範囲内で変化させ
た場合においてのみ観察された。さらに、第１図の多層
薄膜層（′２Ｊを、井戸層をｌｎ Ｇａ ＡＳ
、バリヤ一層０．５３ ０．４７ をＩｎＰで構成した場合には、各々の井戸層が約６８Ａ
以上の厚みで形成されている場合に、ｔｓ電界印加時に
おける電子移動度が、はぼＩｎＰの電゛子移動度と同程
度になった。
リヤ一層がＩｎＰで構成されているが、井戸層を１ｎＡ
ｓ、バリヤ一層をＧａＡＳにしても、同様の効果が得ら
れた。但し、この場合においては、高電界での電子移動
度は、第２図よりも低（なり、Ｑａ Ａｓバルク結晶と
ほぼ同程度になった。尚、この場合におけるｌｎ ＡＳ
ｌ！！厚は約２４八から約６ＯＡの範囲内で変化させ
た場合においてのみ観察された。さらに、第１図の多層
薄膜層（′２Ｊを、井戸層をｌｎ Ｇａ ＡＳ
、バリヤ一層０．５３ ０．４７ をＩｎＰで構成した場合には、各々の井戸層が約６８Ａ
以上の厚みで形成されている場合に、ｔｓ電界印加時に
おける電子移動度が、はぼＩｎＰの電゛子移動度と同程
度になった。
さらに、第２図と同様の効果は、井戸層をＩｎＳｂとし
た場合にも見られ、この場合には、バリヤ一層は、Ｇａ
Ａｓ或はＩｎＰで形成した。この場合には、低電界印
加時における電子移動度が、ＩｎＳｂの電子移動度とほ
ぼ等しくなり、高電界印加時における電子移動度が、Ｑ
ａ ＡＳ或はＩｎＰの電子移動度とほぼ等しくなる。ま
た、この場合にも、ＩｎＳｂ層内でのインパクトイオナ
イゼーションを防止することができた。
た場合にも見られ、この場合には、バリヤ一層は、Ｇａ
Ａｓ或はＩｎＰで形成した。この場合には、低電界印
加時における電子移動度が、ＩｎＳｂの電子移動度とほ
ぼ等しくなり、高電界印加時における電子移動度が、Ｑ
ａ ＡＳ或はＩｎＰの電子移動度とほぼ等しくなる。ま
た、この場合にも、ＩｎＳｂ層内でのインパクトイオナ
イゼーションを防止することができた。
他の構造として、井戸層をＩｎＡｓ或はＩｎＳｂとし、
バリヤ一層をＩｎＡｓ Ｐ （０＜ １−Ｖ ｙ＜ １．０）とすることもできる。また、井戸層を
Ｉｎ Ａｓ Ｐ （０，５＜ｙ＜ １．０）とし
て、バ ｉ−ｙ リヤ一層をＩｎ Ａｓ Ｐ （０＜ｙ＜ ０．５
）と １−Ｖ することもできる。
バリヤ一層をＩｎＡｓ Ｐ （０＜ １−Ｖ ｙ＜ １．０）とすることもできる。また、井戸層を
Ｉｎ Ａｓ Ｐ （０，５＜ｙ＜ １．０）とし
て、バ ｉ−ｙ リヤ一層をＩｎ Ａｓ Ｐ （０＜ｙ＜ ０．５
）と １−Ｖ することもできる。
さらに、以上の全ての組み合わせにおいて、バリせ一層
のみにｎ型不純物（Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅ等）をドーピング
することにより、本発明の効果を損なうことなく、低電
界印加時における電子移動度を１．２〜１．５倍に増大
させることができた。
のみにｎ型不純物（Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅ等）をドーピング
することにより、本発明の効果を損なうことなく、低電
界印加時における電子移動度を１．２〜１．５倍に増大
させることができた。
〈発明の効果〉
以上のようにこの発明は、トランジスタのチャンネル層
を、低電界印加時における電子移動度が大きい唐と、高
電界印加時における電子移動度が大きい層とを交互に周
期的に＆！Ｉ！させて形成しているので、インパクトイ
オナイゼーションを効果的に抑制し、かつ、電界強度の
高低にかかわらず電子移動度を高くすることができると
いう特有の効果を奏する。
を、低電界印加時における電子移動度が大きい唐と、高
電界印加時における電子移動度が大きい層とを交互に周
期的に＆！Ｉ！させて形成しているので、インパクトイ
オナイゼーションを効果的に抑制し、かつ、電界強度の
高低にかかわらず電子移動度を高くすることができると
いう特有の効果を奏する。
第１図は、この発明の化合物半導体装置どしてのＦＥＴ
の一実施例を示す概略断面図、第２図は、第１図に示す
ＦＥＴにおける電子速度の印加電界強度依存性の測定結
果を示す図、第３図は、化合物半導体のエネルギーバン
ド構造を説明する図、 第４図はｍ子化準位を説明するためのエネルギー構造を
示す図、 第５図は高エネルギー電子が井戸層からバリヤ一層に遷
移する現象を説明するための図、第６図は、従来の高電
子移動度トランジスタの概略断面図 第７図は従来の高電子移動度トランジスタにおける電子
移動度の印加電界強度依存性の測定結果を示すグラフ、 第８図は従来の各硬化合物半導体の電子速度の電界強度
依存性の測定結果を示す図。 （１）・・・半絶縁性１ｎＰ基板、（２）−・・多層薄
膜層特許出願人 住友電気工業株式会社 代 理 人 弁理士 亀 井 弘 勝
：Ｌ 八 ｒ Δ ｘ Ｌｌ
、に 「Ｇａ Ａｓ ［７翌１ 第１図 第２図 ド 電界強度（Ｖ／（：ＩＩ）
の一実施例を示す概略断面図、第２図は、第１図に示す
ＦＥＴにおける電子速度の印加電界強度依存性の測定結
果を示す図、第３図は、化合物半導体のエネルギーバン
ド構造を説明する図、 第４図はｍ子化準位を説明するためのエネルギー構造を
示す図、 第５図は高エネルギー電子が井戸層からバリヤ一層に遷
移する現象を説明するための図、第６図は、従来の高電
子移動度トランジスタの概略断面図 第７図は従来の高電子移動度トランジスタにおける電子
移動度の印加電界強度依存性の測定結果を示すグラフ、 第８図は従来の各硬化合物半導体の電子速度の電界強度
依存性の測定結果を示す図。 （１）・・・半絶縁性１ｎＰ基板、（２）−・・多層薄
膜層特許出願人 住友電気工業株式会社 代 理 人 弁理士 亀 井 弘 勝
：Ｌ 八 ｒ Δ ｘ Ｌｌ
、に 「Ｇａ Ａｓ ［７翌１ 第１図 第２図 ド 電界強度（Ｖ／（：ＩＩ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、チャンネル層が互に異なる化合物半導体薄膜層の周
期的積層構造からなるトランジスタにおいて、一方の化
合物半導体薄膜層は、伝導帯と価電子帯間のエネルギー
差が小さく、低電界印加時の電子移動度が他方の化合物
半導体薄膜層よりも大きく、高電界印加時の電子移動度
が上記他方の化合物半導体薄膜層よりも小さいか、高電
界印加による価電子の衝突電離現象が上記他方の化合物
半導体薄膜層よりも早く発生する化合物半導体であり、
上記他方の化合物半導体薄膜層は、同エネルギー差が上
記一方の化合物半導体薄膜層に比べて大きく、高電界印
加時の電子移動度が上記一方の化合物半導体薄膜層より
も大きい化合物半導体であり、低電界印加時には、伝導
電子が上記一方の化合物半導体薄膜層内を優先的に流れ
、高電界印加時には、加速されてエネルギーの高くなっ
た伝導電子が上記他方の化合物半導体薄膜層内を優先的
に流れるようにし、上記一方の化合物半導体薄膜層内に
おいて、伝導電子による価電子の衝突電離現象が起こる
以前で、かつ伝導電子による伝導帯での谷間間散乱が発
生する以前に、上記高電界印加によつて加速されてエネ
ルギーの高くなった伝導電子の、上記一方の化合物半導
体薄膜層から上記他方の化合物半導体薄膜層への遷移が
行なわれるチャンネル層を有することを特徴とする化合
物半導体装置。 ２、他方の化合物半導体薄膜層のみにｎ型不純物をドー
ピングしたものである上記特許請求の範囲第１項記載の
化合物半導体装置。 ３、一方の化合物半導体薄膜層がＩｎＡｓ或はＩｎＳｂ
化合物半導体で形成され、他方の化合物半導体層がＩｎ
Ｐ或は ＧａＡｓ化合物半導体で形成されているものである上記
特許請求の範囲第１項記載の化合物半導体装置。 ４、一方の化合物半導体薄膜層がＩｎ＿ｘ Ｇａ＿１＿−＿ｘＡｓ（０≦ｘ＜１．０）混合化合物半
導体で形成され、他方の化合物半導体薄膜層がＩｎＰで
形成されているものである上記特許請求の範囲第１項記
載の化合物半導体装置。 ５、一方の化合物半導体薄膜層がＩｎＡｓ或はＩｎＳｂ
化合物半導体で形成され、他方の化合物半導体薄膜層が
ＩｎＡｓ＿ｙＰ＿１＿−＿ｙ（０＜ｙ＜１．０）混晶化
合物半導体で形成されているものである上記特許請求の
範囲第１項記載の化合物半導体装置。 ６、一方の化合物半導体薄膜層がＩｎ Ａｓ＿ｙＰ＿１＿−＿ｙ（０．５＜ｙ＜１．０）混晶化
合物半導体で形成され、他方の化合物半導体薄膜層は、
ＩｎＡｓ＿ｙＰ＿１＿−＿ｙ（０＜ｙ＜０．５）混晶化
合物半導体で形成されているものである上記特許請求の
範囲第１項記載の化合物半導体装置。
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| JP61099928A JPS62256478A (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 化合物半導体装置 |
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