JPS62276882A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPS62276882A
JPS62276882A JP11142886A JP11142886A JPS62276882A JP S62276882 A JPS62276882 A JP S62276882A JP 11142886 A JP11142886 A JP 11142886A JP 11142886 A JP11142886 A JP 11142886A JP S62276882 A JPS62276882 A JP S62276882A
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semiconductor layer
semiconductor
layer
arsenide
electron affinity
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Akihiko Okamoto
明彦 岡本
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Abstract

PURPOSE:To improve performances of a semiconductor element by providing a 2nd semiconductor layer on a 1st semiconductor layer, while electron affinity in the 2nd semiconductor layer is larger than that of the 1st semiconductor layer and furthermore, providing a 3rd semiconductor layer on the 2nd semiconductor layer, while electron affinity in the 3rd semiconductor layer is smaller than that of the 2nd semiconductor layer. CONSTITUTION:A high purity or p-type 2nd semiconductor layer 2 is provided on a 1st semiconductor layer 1, while electron affinity in the 2nd semiconductor layer is larger than that of the 1st semiconductor layer and furthermore, a 3rd semiconductor layer 3 is provided on the 2nd semiconductor layer 2, while electron affinity in the 3rd semiconductor layer is smaller than that of the 2nd semiconductor layer and thickness of 2nd semiconductor layer 2 shall be minimum or less enough for a disposition to be developed. The 2nd semiconductor layer consists of indium gallium arsenide, while the 1st and 3rd semiconductor layers 1 and 3 consist of gallium arsenide or gallium aluminium arsenide and further, one discontinuous amount at least out of energy discontinuous amounts ranging from a quantum level formed in the 2nd semiconductor layer 2 to conductive bands of the 1st and 3rd semiconductor layers 1 and 3 is in a state that a composition of gallium arsenide and aluminium is larger than an energy discontinuous amount of conductive band formed by a gallium aluminium arsenide layer of 0.25. Thus, such a preparation for the 3rd semiconductor layer in addition to 1st and 2nd semiconductor layers reduces the source resistance and improves performances of semiconductor element in comparison with conventional ones.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の詳細な説明 (産業上の利用分野) 本発明は電子親和力が異なる半導体あるいは電子親和力
とエネルギーギャップとの和が異なる半導体のへテロ接
合界面における2次元伝導を用いた半導体装置に関する
[Detailed Description of the Invention] Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention uses two-dimensional conduction at the heterojunction interface of semiconductors with different electron affinities or with different sums of electron affinities and energy gaps. related to semiconductor devices.

(従来の技術) 電子親和力が異なる半導体あるいは電子親和力とエネル
ギーギャップが異なる半導体のへテロ接合界面に蓄積さ
れる2次元電子あるいは正孔を用いた電界効果トランジ
スタ(FET)はその蓄積される電子又は正孔が特に低
温において高移動度となることより近年ますます着目さ
れているものである。
(Prior art) A field effect transistor (FET) uses two-dimensional electrons or holes accumulated at the heterojunction interface of semiconductors with different electron affinities or semiconductors with different electron affinities and energy gaps. Holes have attracted increasing attention in recent years because they have a high mobility, especially at low temperatures.

例えばガリウム砒素(以下、GaAs)とn型にドープ
されたGaAs層より電子親和力の小さい半導体層例え
ばアルミニウムガリウム砒素(以下、AIGaAs)層
とのヘテロ接合界面のGaAs層側に蓄積される2次元
電子チャネルをゲート電子の電圧で制御して動作する。
For example, two-dimensional electrons accumulated on the GaAs layer side of the heterojunction interface between gallium arsenide (hereinafter referred to as GaAs) and a semiconductor layer that has a lower electron affinity than an n-type doped GaAs layer, such as an aluminum gallium arsenide (hereinafter referred to as AIGaAs) layer. It operates by controlling the channel with the voltage of gate electrons.

さてこのようなトランジスタにおいて、界面に蓄積され
る2次元電子の面電荷密度はGaAsとGaAlAsの
エネルギバンドの不連続量及びGaAlAs層へのn型
不純物のドーピング量によって決定され、エネルギーバ
ンドの不連続量が大きい方が電子の面電荷密度は増加し
、トランジスタの動作においてはゲート及びソース間の
抵抗の低減につながる。したがってGaAlAs層のア
ルミニウム(以下AI)組成を大きくすればエネルギバ
ンドの不連続量が増加するが、A1組成が0.4付近で
AlGaAsのエネルギーバンドが直接遷移型より間接
遷移型になり、エネルぎバンドの不連続量は大きくなら
ない。さらにA1組成の大きいGaAlAs層は結晶成
長中に酸素をとりこむ可能性が大きくなり、その電気的
特性が劣化する場合がある。したがってAlGaAs及
びGaAsのへテロ接合界面に蓄積される2次元電子を
用いた電界効果トランジスタ(FET)の場合AlGa
AsのA1組成は0,3程度である。同様に2次元正孔
を用いた場合AlGaAsのA1組成は0.5程度であ
る。
Now, in such a transistor, the surface charge density of two-dimensional electrons accumulated at the interface is determined by the amount of discontinuity in the energy bands of GaAs and GaAlAs and the amount of n-type impurity doped into the GaAlAs layer. The larger the amount, the higher the surface charge density of electrons, which leads to a reduction in the resistance between the gate and source in transistor operation. Therefore, if the aluminum (hereinafter referred to as AI) composition of the GaAlAs layer is increased, the amount of discontinuity in the energy band increases, but when the Al composition is around 0.4, the energy band of AlGaAs becomes indirect transition type rather than direct transition type, and the energy band increases. The amount of band discontinuity does not increase. Furthermore, a GaAlAs layer with a high Al composition has a high possibility of incorporating oxygen during crystal growth, which may deteriorate its electrical characteristics. Therefore, in a field effect transistor (FET) using two-dimensional electrons accumulated at the heterojunction interface of AlGaAs and GaAs, AlGaAs
The A1 composition of As is about 0.3. Similarly, when two-dimensional holes are used, the A1 composition of AlGaAs is about 0.5.

(発明が解決しようとする問題点) さて、半導体へテロ接合界面に2次元電子又は正孔を蓄
積させる場合、その接合界面近傍には界面準位等の電子
又は正孔捕獲中心が存在してはいけない。したがって電
子親和力の異なる二種類の半導体あるいは電子親和力と
エネルギ・どヤップの和の異なる二種類の半導体を用い
る場合捕獲中心の原因となる格子転位の発生をおさえる
ため両者の格子定数がほぼ同程度のものを選ぶ。したが
ってたとえばTII族及び■族化合物半導体結晶の場合
基板特にGaAs及びインジウム基板と格子整合し、電
子親和力の異なる二種類の半導体、あるいは電子親和力
とエネルギギャップの和の異なる二種類の半導体を用い
ることによりおのずと電子親和力の差又は電子親和力と
エネルギーバンドの和の違いに制約をうける。
(Problems to be Solved by the Invention) When two-dimensional electrons or holes are accumulated at a semiconductor heterojunction interface, an electron or hole trapping center such as an interface level exists near the junction interface. Do not. Therefore, when using two types of semiconductors with different electron affinities or two types of semiconductors with different sums of electron affinities and energies choose something. Therefore, for example, in the case of TII group and group II compound semiconductor crystals, by using two types of semiconductors that are lattice matched with the substrate, especially GaAs and indium substrates, and have different electron affinities, or two types of semiconductors that have different sums of electron affinities and energy gaps. Naturally, it is constrained by the difference in electron affinity or the difference in the sum of electron affinity and energy band.

本発明の目的は電子親和力の異なるあるいは電子親和力
とエネルギギャップの和の異なる2種類の半導体が格子
整合の制限をうけることなくより大きな電子親和力の差
、あるいは電子親和力とエネルギ・ギャップの和の違い
を形成し、たとえばヘテロ接合界面に蓄積する界面電子
濃度を高めることを可能にし、したがってソース抵抗の
小さいFET等の半導体装置を提供することにある。
The purpose of the present invention is to enable two types of semiconductors with different electron affinities or with different sums of electron affinities and energy gaps to have a larger difference in electron affinities, or a difference in the sum of electron affinities and energy gaps, without being limited by lattice matching. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device such as an FET, which makes it possible to increase the concentration of interfacial electrons accumulated at a heterojunction interface, and therefore has a small source resistance.

(問題点を解決するための手段) 本発明は第1の半導体層上にこれより電子親和力の大き
い高純度あるいはp型の第2の半導体層が設けられ、さ
らに該第2の半導体層上にこれより電子親和力の小さい
第3の半導体層が設けられそれら第2と第3又は第1と
第2の半導体層の界面の第2の界面の第2の半導体側に
電子チャンネルが形成された半導体装置において該第2
の半導体層の厚みを転位が生じる最小厚み未満としたこ
とを特徴とする半導体装置である。
(Means for Solving the Problems) The present invention is characterized in that a high purity or p-type second semiconductor layer having a higher electron affinity is provided on the first semiconductor layer, and a second semiconductor layer is further provided on the second semiconductor layer. A semiconductor in which a third semiconductor layer having a smaller electron affinity is provided and an electron channel is formed on the second semiconductor side of the second interface between the second and third semiconductor layers or the first and second semiconductor layers. In the device, the second
A semiconductor device characterized in that the thickness of the semiconductor layer is less than the minimum thickness at which dislocations occur.

さらに前記第2の半導体層はインジウムガリウム砒素で
前記第1又は第3の半導体層はガリウム砒素あるいはガ
リウムアルミニウム砒素で第2の半導体層に形成される
電子の量子準位と第1及び第3の半導体層の導電帯まで
のエネルギー不連続量のうちすくなくとも一つの不連続
量はガリウム砒素及びアルミニウム組成が0.25のガ
リウムアルミニウム砒素層より形成される導電帯のエネ
ルギー不連続量よりも大きいことを特徴としている。
Further, the second semiconductor layer is indium gallium arsenide, and the first or third semiconductor layer is gallium arsenide or gallium aluminum arsenide, and the electron quantum level formed in the second semiconductor layer and the first and third semiconductor layers are At least one of the energy discontinuities up to the conductive band of the semiconductor layer is larger than the energy discontinuity of the conductive band formed from the gallium arsenide and gallium aluminum arsenide layer with an aluminum composition of 0.25. It is a feature.

又本発明は第1の半導体上にこれより電子親和力とエネ
ルギーギャップの和の小さい高純度あるいはn型の第2
の半導体層が設けられさらに該第2の半導体層上にこれ
より電子親和力とエネルギーギャップの和の大きい第3
の半導体層が設けられそれら第2と第3又は第1と第2
の半導体層の界面の第2の半導体側に正孔チャネルが形
成された半導体装置において該第2の半導体層の厚みを
転位の生じる最小厚み未満としたことを特徴とする半導
体装置である。
The present invention also provides a high purity or n-type second semiconductor having a smaller sum of electron affinity and energy gap than the first semiconductor.
A third semiconductor layer having a larger sum of electron affinity and energy gap is provided on the second semiconductor layer.
semiconductor layers are provided and the second and third or first and second semiconductor layers are provided.
A semiconductor device in which a hole channel is formed on the second semiconductor side of an interface of a semiconductor layer, characterized in that the thickness of the second semiconductor layer is less than the minimum thickness at which dislocations occur.

さらに前記第2の半導体層はインジウムガリウム砒素で
前記第1又は第3の半導体層はガリウム砒素あるいはガ
リウムアルミニウム砒素で第2の半導体層に形成される
正孔の量子準位と第1及び第3の半導体層の価電子帯ま
でのエネルギ不連続量のうちすくなくとも一つの不連続
量はガリウム砒素及びアルミニウム組成が0.4のガリ
ウムアルミニウム砒素層より形成される価電子帯のエネ
ルギ不連続量よりも大きいことを特徴としている。
Further, the second semiconductor layer is indium gallium arsenide, and the first or third semiconductor layer is gallium arsenide or gallium aluminum arsenide. Of the energy discontinuities up to the valence band of the semiconductor layer, at least one discontinuity is greater than the energy discontinuity of the valence band formed from a gallium arsenide and gallium aluminum arsenide layer with an aluminum composition of 0.4. It is characterized by its large size.

(作用) 第1の半導体上にこれより電子親和力の大きい第2の半
導体層を設け、さらに該第2の半導体層上にこれより電
子親和力の小さい第3の半導体層を設ける。したがって
電子は第2と第3又は第1と第2の半導体層の界面の第
2の半導体側に電子チャネルが形成されるが、このとき
第2の半導体層は従来のような格子整合していない。し
かし第2の半導体層の厚みはある一定の厚さ以下であり
格子不整合による転位の発生は生じない。したがって従
来のような格子整合による伝導帯の不連続量への制約が
なくなりより大きな不連続量となるような二種類の半導
体を選ぶことができる。しがも転位が発生せず、したが
って界面準位等の電子捕獲中心も生じない。
(Function) A second semiconductor layer having a higher electron affinity than the first semiconductor layer is provided, and a third semiconductor layer having a lower electron affinity is further provided on the second semiconductor layer. Therefore, an electron channel is formed on the second semiconductor side of the interface between the second and third semiconductor layer or the first and second semiconductor layer, but at this time, the second semiconductor layer is not lattice matched as in the conventional case. do not have. However, since the thickness of the second semiconductor layer is below a certain thickness, dislocations do not occur due to lattice mismatch. Therefore, the conventional restriction on the amount of discontinuity in the conduction band due to lattice matching is eliminated, and two types of semiconductors that provide a larger amount of discontinuity can be selected. However, no dislocations occur, and therefore no electron trapping centers such as interface states are generated.

(実施例1) 以下図示に従いGaAs、インジウム組成が0.3のイ
ンジウムガリウム砒素(以下In。3Gao7As)及
びAIJfl成が0.25以上例えば0.3アルミニウ
ムガリウム砒素(以下Alo、aGao、7AS)より
構成する半導体装置の実施例を用いて本発明を説明する
。第1図は第1の半導体層として高純度GaAs1、第
2の半導体層として高純度Iuo、aGao7AS2、
第3の半導体層としてn型Gao7Al、3As3を用
い半導線型GaAs基板4上にエピタキシャル成長した
素子端面図を示したものである。図中5はソース電極、
6はゲート電極、7はドレイン電極である。エピタキシ
ャル法は分子線エピタキシャル法で高純度ガリウム砒素
層1を約8000オングストローム、Iuo3Gao7
As層2を80オングストローム、シリコンを2X10
””cm=ドーピングしたAlo3Gao7As層を4
00オングストローム成長させ、アルミニウムによりゲ
ート電極6、さらに金及びゲルマニウムさらにニッケル
によりオーミック電極5゜7を形成したものである。
(Example 1) As shown in the figure, GaAs, indium gallium arsenide with an indium composition of 0.3 (hereinafter referred to as In.3Gao7As), and AIJfl composition of 0.25 or more, for example, 0.3 aluminum gallium arsenide (hereinafter referred to as Alo, aGao, 7AS) The present invention will be explained using an example of a semiconductor device comprising the following. FIG. 1 shows high-purity GaAs1 as the first semiconductor layer, high-purity Iuo, aGao7AS2, and
This figure shows an end view of a device epitaxially grown on a semiconducting wire type GaAs substrate 4 using n-type Gao7Al and 3As3 as the third semiconductor layer. 5 in the figure is a source electrode,
6 is a gate electrode, and 7 is a drain electrode. The epitaxial method is a molecular beam epitaxial method to form a high purity gallium arsenide layer 1 with a thickness of approximately 8000 angstroms, Iuo3Gao7.
As layer 2 is 80 angstroms, silicon is 2x10
""cm = 4 doped Alo3Gao7As layers
The gate electrode 6 is made of aluminum, and the ohmic electrode 5.7 is made of gold, germanium, and nickel.

第2図はこのトランジスタにおいて例えばノーマリオン
型の場合、ゲート下における深さ方向の熱平衡状態での
エネルギーバンド状態図である。ここてEc2Ev、E
、はそれぞれ伝導帯下端のエネルギレベル価t 子Ki
上端のエネルギレベル、フェルミレベルであり、八EC
IはIno3Gao7As及びGao、7A1o、3A
S界面での電子親和力の差、ΔEC2はGaAsとIu
o 3GaO,7As界面の電子親和力の差、0Bはゲ
ートショットキバリアのバリア高さ、9は電子の電荷量
であり、eはGaAlAs層中のイオン化したドナーを
模式的に表わしている。
FIG. 2 is an energy band phase diagram in a thermal equilibrium state in the depth direction under the gate in the case of a normally-on type transistor, for example. Here Ec2Ev, E
, are the energy level values t and Ki at the lower end of the conduction band, respectively
The energy level at the upper end is the Fermi level, which is 8EC
I is Ino3Gao7As and Gao, 7A1o, 3A
The difference in electron affinity at the S interface, ΔEC2, is between GaAs and Iu.
0B is the barrier height of the gate Schottky barrier, 9 is the electron charge amount, and e schematically represents the ionized donor in the GaAlAs layer.

このような状態において透過型電子顕微鏡による観察の
結果Ino 3Gao、7AS層中にはGaAs基板を
上回る結晶転移は観察されなかった。一方、Iu。3G
aO,7ASの厚みが100オングストロームでは基板
を上回る結晶転位が観察され、100オングストローム
が転位発生の最小厚みであることが判明した。
As a result of observation using a transmission electron microscope in such a state, no crystal transition exceeding that of the GaAs substrate was observed in the Ino 3Gao and 7AS layers. On the other hand, Iu. 3G
When the thickness of aO,7AS was 100 angstroms, crystal dislocations exceeding that of the substrate were observed, and it was found that 100 angstroms was the minimum thickness at which dislocations occurred.

このような構造においてGao7A1o3AS層3はす
べて空乏化し、Gao7A1o3As3及びIuo3G
ao7As2の境界には2次元電子が蓄積するがこの面
電荷密度は八EC□が大きいほど高くなりIuo3Ga
o7AsとGao、7Alo 3Asとの不連続量はI
uo 3Gao、7ASのバンドギャップを1.1eV
さらにGaAlAs層とのバンドギャップの差のうち3
分の2が価電子帯の不連続量になると仮定すると、約0
.45eVと推定される。その結果従来のGaAs及び
Gao、7Al。、3Asを用いた場合の不連続量0.
25eVと比べ、本発明を用いた場合のΔECIは約8
0%大きいと考えられる。又第2図に示される構造にお
いて、シュボニコフデハース効果によって測定された2
次元電子の面電荷密度は1.5 X 1012cm−2
であった。一方従来の構造つまり第2図においてIuo
、3Gao、7AS2を除いた構造の場合、測定された
2次元電子の面電荷密度は1.I X 1012cm−
2と本発明の約70%であった。さらに第1図に示した
FETにおいてソース抵抗はミリメートル当り0.4オ
ームであった。一方Iuo3Ga(1,7As層2を除
いた構造で同一工程により製作したFETではソース抵
抗はミリメートル当り0.6オームであった。又Iuo
、3Gao、7AS層が100オングストローム以上で
はソース抵抗の低減はみられなかった。
In such a structure, the Gao7A1o3AS layer 3 is completely depleted, and Gao7A1o3As3 and Iuo3G
Two-dimensional electrons accumulate at the boundary of ao7As2, and this surface charge density increases as 8EC□ increases, and Iuo3Ga
The amount of discontinuity between o7As and Gao, 7Alo 3As is I
uo 3Gao, 7AS band gap 1.1eV
Furthermore, 3 out of the band gap differences with the GaAlAs layer
Assuming that 2/2 is the amount of discontinuity in the valence band, approximately 0
.. It is estimated to be 45 eV. As a result, conventional GaAs, Gao, and 7Al. , the amount of discontinuity when using 3As is 0.
Compared to 25 eV, the ΔECI using the present invention is about 8
It is considered to be 0% larger. Also, in the structure shown in Fig. 2, 2
The surface charge density of dimensional electrons is 1.5 x 1012 cm-2
Met. On the other hand, in the conventional structure, that is, in Fig. 2, Iuo
, 3Gao, and 7AS2, the measured two-dimensional electron surface charge density is 1. I x 1012cm-
2, which was about 70% of the present invention. Further, in the FET shown in FIG. 1, the source resistance was 0.4 ohms per millimeter. On the other hand, in the Iuo3Ga (1,7As layer 2 excluded) FET fabricated using the same process, the source resistance was 0.6 ohm per millimeter.
, 3Gao, and 7AS layers having a thickness of 100 angstroms or more, no reduction in source resistance was observed.

(実施例2) 以上実施例1と同様な構造GaAs、IuGaAs。(Example 2) GaAs and IuGaAs have the same structure as in Example 1.

AlGaAsよりなる半導体装置の実施例を用いて説明
する。
An example of a semiconductor device made of AlGaAs will be explained.

本実施例は実施例1と異なり第3の半導体層としてA1
組成が0.2のGaO,BAlo、2Asを用いている
。第1図に示すように第1の半導体層として高純度Qa
Asl、第2の半導体層として高純度Iu。、3Gao
7AS2、そしてGao8A1゜、2Asを用い半絶縁
型GaAs基板4上にエピタキシャル成長したものであ
る。
This example differs from Example 1 in that A1 is used as the third semiconductor layer.
GaO, BAlo, and 2As with a composition of 0.2 are used. As shown in FIG. 1, high purity Qa is used as the first semiconductor layer.
Asl and high purity Iu as the second semiconductor layer. ,3Gao
7AS2 and Gao8A1°, 2As were epitaxially grown on a semi-insulating GaAs substrate 4.

このような構造においてIu。5Gao、qAsのバン
ドギャフプを1.1eVさらにGao8A1o2As層
とのバンドギャップの差のうち3分の2が価電子帯の不
連続量になると仮定すると約0.36eVと推定される
。したがって実施例1と同様従来のGaAs及びGao
、7Alo3Asを用いた場合の不連続量0.25eV
と比べΔEC1は大きくなっている。そして2次元電子
の面電荷密度は1.4X 1012cm−3となり従来
の構造における2次元電子の面電荷密度より大きくなる
ことが判明した。
In such a structure Iu. Assuming that the band gap of 5Gao, qAs is 1.1 eV and that two-thirds of the difference in band gap with the Gao8A1o2As layer is a discontinuity in the valence band, it is estimated to be about 0.36 eV. Therefore, as in Example 1, conventional GaAs and GaO
, discontinuity amount 0.25 eV when using 7Alo3As
ΔEC1 is larger than that. It was also found that the surface charge density of two-dimensional electrons is 1.4×10 12 cm −3 , which is larger than the surface charge density of two-dimensional electrons in the conventional structure.

そしてFETにおいてソース抵抗の低減がみとめられた
A reduction in source resistance was also observed in FETs.

以上の説明ではキャリアが電子の場合について説明した
。キャリアが正孔の場合についても本発明は全く同様に
適用できる。この場合は正孔は価電子帯側に蓄積される
ため、第1図における第2の半導体としては電子親和力
とエネルギギャップの和が第1の半導体より小さいもの
を用いてさらに第1図の第3の半導体として電子親和力
とエネルギギャップの和が第2の半導体より大きいもの
を用い第3の半導体層にアクセプタを高密度にドーピン
グする。ここで熱平衡状態におけるエネルギバンド状態
図は第3図のとおりである。ここでθはイオン化したア
クセプターを模式的に表わしたもので2′は2次元正孔
躬である。
In the above explanation, the case where the carrier is an electron has been explained. The present invention is equally applicable to the case where the carrier is a hole. In this case, holes are accumulated on the valence band side, so a semiconductor with a sum of electron affinity and energy gap smaller than that of the first semiconductor is used as the second semiconductor in FIG. Using a semiconductor having a larger sum of electron affinity and energy gap than the second semiconductor as the third semiconductor, the third semiconductor layer is doped with an acceptor at high density. Here, the energy band phase diagram in the thermal equilibrium state is as shown in FIG. Here, θ is a schematic representation of an ionized acceptor, and 2' is a two-dimensional hole.

本実施例では基板は半絶縁性GaAsを用い、第1の半
導体層として高純度GaAs層、さらに第2の半導体層
としてIu。3Gao7As層、第3の半導体層として
Alo5Gao5Asを用いる。
In this example, the substrate is made of semi-insulating GaAs, the first semiconductor layer is a high purity GaAs layer, and the second semiconductor layer is Iu. Alo5Gao5As is used as the 3Gao7As layer and the third semiconductor layer.

(発明の効果ン 以上の説明から明らかなように本発明は格子定数の異な
る半導体を用いるにもかかわらず半導体層の厚みを薄く
することにより、転位発生をおさえ、格子整合のとれた
半導体を用いる場合と比べより大きな電子親和力の差あ
るいは電子親和力とエネルギギャップの和の違いをもつ
ヘテロ接合を形成でき、これを用いたFETにおいてソ
ース抵抗を低減することが可能となるという利点があり
、従来従に比較して半導体素子の性能向上を図ることが
できる効果は著しい。
(Effects of the Invention) As is clear from the above explanation, the present invention suppresses the occurrence of dislocations by reducing the thickness of the semiconductor layer despite using semiconductors with different lattice constants, and uses a semiconductor with lattice matching. This has the advantage that it is possible to form a heterojunction with a larger difference in electron affinity or a difference in the sum of electron affinity and energy gap compared to conventional cases, and it is possible to reduce the source resistance in FETs using this. The effect of improving the performance of semiconductor devices is remarkable compared to that of conventional methods.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による半導体装置の構造を示す断面図、
第2図及び第3図はそのエネルギバンド状態図である。 1・・・高純度ガリウム砒素、 220.高純度インジウムガリウム砒素、3・・・n型
ガリウムアルミニウム砒素、401.半導線型ガリウム
砒素基板、5・・・ソース電極、6、・、ゲート電極、
    7・・・ドレイン電極、第1図 5ソース電極 第2図 第3図 手続補正書(自発) 2、発明の名称 半導体装置 3、補正をする者  岡本明彦 事件との関係 発明者  出願人 東京都港区芝五丁目33番1号 (423)  日本電気株式会社 代表者  関 本 志 弘 4、代理人 :、、、、   1     (連絡先  日本電気株
式会社 特許部)5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 1)明細書第11頁第18行目の後に次の文を挿入する
。「本実施例ではインジウム組成は0.3であったが、
たとえばインジウム組成0.15及び0.23の場合そ
のシート抵抗は0.3の場合と同様の値が得られ、本発
明のインジウム組成は0.3に限らない。」 2)明細書第9頁13行目及び第10頁6,13.19
行目及び第11頁14.17行目及び第12頁1,7.
10行目及び第11頁16行目にrIuJとあるのをr
 In Jと補正する。 3)明細書第13頁17行目の後に次の文を挿入する。 「本実施例ではインジウム組成は0.3であったが、本
発明のインジウム組成は0.3に限らない。」 4)明細書下9頁6行目及び第12頁6行目の「高純度
GaAs1 Jを「高純度GaAs層1」と補正する。 5)明細書第9頁7行目及び第10頁17行目及び第1
1頁10行目に「IuO,3GaO,7AS2 J と
あるのをr InO,3Ga(1,7AS層2j と補
正する。 6)明細書第9頁8行目及び第10頁17行目にr G
a0.7A1(1,3AS3 Jとあるのをr GaO
,7A1g、3As層3jと補正する。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device according to the present invention;
FIGS. 2 and 3 are energy band state diagrams thereof. 1... High purity gallium arsenide, 220. High purity indium gallium arsenide, 3... n-type gallium aluminum arsenide, 401. Semiconductor wire type gallium arsenide substrate, 5... source electrode, 6..., gate electrode,
7... Drain electrode, Figure 1, Figure 5 Source electrode, Figure 2, Figure 3, Procedural amendment (voluntary) 2. Name of the invention Semiconductor device 3. Person making the amendment Relationship to the Akihiko Okamoto case Inventor Applicant Tokyo Metropolitan Government 5-33-1 Shiba, Minato-ku (423) NEC Co., Ltd. Representative Shihiro Sekimoto 4, Agent: 1 (Contact address: Patent Department, NEC Co., Ltd.) 5. Specification subject to amendment Detailed Description of the Invention Column 6, Contents of Amendment 1) The following sentence is inserted after the 18th line on page 11 of the specification. “In this example, the indium composition was 0.3,
For example, in the case of indium compositions of 0.15 and 0.23, the same sheet resistance as in the case of 0.3 is obtained, and the indium composition of the present invention is not limited to 0.3. 2) Page 9, line 13 of the specification and page 10, 6, 13.19
Line 14 and page 11. Line 17 and page 12 1, 7.
rIuJ on line 10 and line 16 on page 11.
Corrected as In J. 3) Insert the following sentence after line 17 on page 13 of the specification. "In this example, the indium composition was 0.3, but the indium composition of the present invention is not limited to 0.3." 4) "High Purity GaAs 1 J is corrected as "high purity GaAs layer 1". 5) Page 9, line 7 and page 10, line 17 and 1 of the specification
``IuO,3GaO,7AS2J'' on page 1, line 10 is corrected to rInO,3Ga(1,7AS layer 2j). 6) In the specification, page 9, line 8 and page 10, line 17, r G
a0.7A1 (1,3AS3 J is r GaO
, 7A1g, and 3As layer 3j.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1の半導体上にこれより電子親和力の大きい高
純度あるいはp型の第2の半導体層が設けられ、さらに
該第2の半導体層上にこれより電子親和力の小さい第3
の半導体層が設けられ、それらの第2と第3又は第1と
第2の半導体層の界面の第2の半導体側に電子チャネル
が形成された半導体装置において該第2の半導体層の厚
みを転位が生じる最小厚み未満としたことを特徴とする
半導体装置。
(1) A high-purity or p-type second semiconductor layer with a higher electron affinity is provided on the first semiconductor layer, and a third semiconductor layer with a lower electron affinity is provided on the second semiconductor layer.
In a semiconductor device in which a semiconductor layer is provided and an electron channel is formed on the second semiconductor side of the interface between the second and third semiconductor layers or the first and second semiconductor layer, the thickness of the second semiconductor layer is A semiconductor device characterized in that the thickness is less than the minimum thickness at which dislocations occur.
(2)前記第2の半導体層はインジウムガリウム砒素で
前記第1又は第3の半導体層はガリウム砒素あるいはガ
リウムアルミニウム砒素で第2の半導体層に形成される
電子の量子準位と第1及び第3の半導体層の導電帯まで
のエネルギー不連続量のうちすくなくとも一つの不連続
量はガリウム砒素及びアルミニウム組成が0.25のガ
リウムアルミニウム砒素層より形成される導電帯のエネ
ルギー不連続量よりも大きいことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の半導体装置。
(2) The second semiconductor layer is indium gallium arsenide, and the first or third semiconductor layer is gallium arsenide or gallium aluminum arsenide. At least one of the energy discontinuities up to the conductive band of the semiconductor layer in step 3 is larger than the energy discontinuity of the conductive band formed from the gallium arsenide and gallium aluminum arsenide layer having an aluminum composition of 0.25. A semiconductor device according to claim 1, characterized in that:
(3)第1の半導体上にこれより電子親和力とエネルギ
ーギャップの和の小さい高純度あるいはn型の第2の半
導体層が設けられさらに該第2の半導体層上にこれより
電子親和力とエネルギーギャップの和の大きい第3の半
導体層が設けられそれら第2と第3又は第1と第2の半
導体層の界面の第2の半導体側に正孔チャネルが形成さ
れた半導体装置において該第2の半導体層の厚みを転位
の生じる最小厚み未満としたことを特徴とする半導体装
置。
(3) A high-purity or n-type second semiconductor layer with a smaller sum of electron affinity and energy gap is provided on the first semiconductor layer, and a second semiconductor layer with a smaller sum of electron affinity and energy gap is provided on the second semiconductor layer. In a semiconductor device in which a third semiconductor layer having a large sum of A semiconductor device characterized in that the thickness of the semiconductor layer is less than the minimum thickness at which dislocations occur.
(4)前記第2の半導体層はインジウムガリウム砒素で
前記第1又は第3の半導体層はガリウム砒素あるいはガ
リウムアルミニウム砒素で第2の半導体層に形成される
正孔の量子準位と第1及び第3の半導体層の価電子帯ま
でのエネルギー不連続量のうちすくなくとも一つの不連
続量はガリウム砒素及びアルミニウム組成が0.4のガ
リウムアルミニウム砒素層より形成される価電子帯のエ
ネルギー不連続量よりも大きいことを特徴とする特許請
求の範囲第3項記載の半導体装置。
(4) The second semiconductor layer is indium gallium arsenide, and the first or third semiconductor layer is gallium arsenide or gallium aluminum arsenide. At least one of the energy discontinuities up to the valence band of the third semiconductor layer is the energy discontinuity of the valence band formed from gallium arsenide and a gallium aluminum arsenide layer with an aluminum composition of 0.4. 4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the semiconductor device is larger than .
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01199474A (en) * 1988-02-04 1989-08-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Heterojunction type field-effect transistor
US5309003A (en) * 1992-02-28 1994-05-03 At&T Bell Laboratories Article comprising a real space transfer semiconductor device, and method of making the article
US5331185A (en) * 1991-07-17 1994-07-19 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Field effect transistor having a GaInAs/GaAs quantum well structure

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS613464A (en) * 1984-06-18 1986-01-09 Hitachi Ltd Semiconductor device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS613464A (en) * 1984-06-18 1986-01-09 Hitachi Ltd Semiconductor device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01199474A (en) * 1988-02-04 1989-08-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Heterojunction type field-effect transistor
US5331185A (en) * 1991-07-17 1994-07-19 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Field effect transistor having a GaInAs/GaAs quantum well structure
US5309003A (en) * 1992-02-28 1994-05-03 At&T Bell Laboratories Article comprising a real space transfer semiconductor device, and method of making the article

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