JPS63229763A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS63229763A JPS63229763A JP6263887A JP6263887A JPS63229763A JP S63229763 A JPS63229763 A JP S63229763A JP 6263887 A JP6263887 A JP 6263887A JP 6263887 A JP6263887 A JP 6263887A JP S63229763 A JPS63229763 A JP S63229763A
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Classifications
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- 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
- H01L29/7782—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】
〔概要〕
本発明は、半導体装置に於いて、チャネル層をＧａＡｓ
膜及びＩｎＡｓ膜からなる超格子とすることに依り、キ
ャリヤが低温で合金散乱を受けることがないようにする
と共にＩ ｎＧａＡｓをチャネル層とした場合と同様な
エネルギ・バンド構造が得られるようにしたものである
。
膜及びＩｎＡｓ膜からなる超格子とすることに依り、キ
ャリヤが低温で合金散乱を受けることがないようにする
と共にＩ ｎＧａＡｓをチャネル層とした場合と同様な
エネルギ・バンド構造が得られるようにしたものである
。
本発明は、歪層構造（ｐｓｅｕｄｏｍｏｒｐｈｉｃ構造
）と呼ばれる選択ドープ・ヘテロ接合構造をもつ半導体
装置の改良に関する。
）と呼ばれる選択ドープ・ヘテロ接合構造をもつ半導体
装置の改良に関する。
この種の半導体装置に於ける半導体層構成が第４図に表
されている（要すれば、ｒＩＥＥＥ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｖｏｌ、ＥＤ−３３ｐ、５６
４Ｊを参照）。
されている（要すれば、ｒＩＥＥＥ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｖｏｌ、ＥＤ−３３ｐ、５６
４Ｊを参照）。
第４図はその要部切断側面図であり、１は半絶縁性Ｇａ
Ａｓ基板、２はｉ型ＧａＡｓバッファ層、３はｉ型１ｎ
ＧａＡｓチャネル層、４はｎ型ＩｎＧａＰ電子供給層を
それぞれ示している。尚、電子供給層４はｎ型Ａ７！Ｇ
ａＡｓに代替することも行われている。
Ａｓ基板、２はｉ型ＧａＡｓバッファ層、３はｉ型１ｎ
ＧａＡｓチャネル層、４はｎ型ＩｎＧａＰ電子供給層を
それぞれ示している。尚、電子供給層４はｎ型Ａ７！Ｇ
ａＡｓに代替することも行われている。
図示のチャネル層３は、実際には、ｉ型ＩｎＸＧａＩ−
ＸＡＳからなっていることは勿論であり、通常、Ｘ値と
しては０．１〜０．２が、また、層厚としては１００
〔人〕〜２００ 〔入〕が選択される。尚、このように
薄い層厚が選択される理由は、Ｉｎ、Ｇａ、、ＡｓとＧ
ａＡｓとは、本来、格子整合しないので、それに依る悪
影響を避ける為である。
ＸＡＳからなっていることは勿論であり、通常、Ｘ値と
しては０．１〜０．２が、また、層厚としては１００
〔人〕〜２００ 〔入〕が選択される。尚、このように
薄い層厚が選択される理由は、Ｉｎ、Ｇａ、、ＡｓとＧ
ａＡｓとは、本来、格子整合しないので、それに依る悪
影響を避ける為である。
このような半導体層構成が選択される理由は種々あるが
、その一つとしては、チャネル層３の材料であるＩｎＧ
ａＡｓはＧａＡｓに比較してエネルギ・バンド・ギャッ
プが狭い為、ヘテロ界面に於ける電子供給層４のバリヤ
高が実質的に高い状態となり、従って、２次元電子ガス
層に於ける電子の蓄積量を増大させることができ、より
大きな電流を取り出すことが可能になるからである。
、その一つとしては、チャネル層３の材料であるＩｎＧ
ａＡｓはＧａＡｓに比較してエネルギ・バンド・ギャッ
プが狭い為、ヘテロ界面に於ける電子供給層４のバリヤ
高が実質的に高い状態となり、従って、２次元電子ガス
層に於ける電子の蓄積量を増大させることができ、より
大きな電流を取り出すことが可能になるからである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記説明した半導体装置に於いては、２次元電子ガス層
が混晶であるＩｎＧａＡｓ中に生成される為、合金散乱
と呼ばれる結晶の微視的な不均一性に起因する散乱メカ
ニズムが作用して電子が散乱され、特に、低温、例えば
？７（Ｋ）の温度で電子移動度が期待される程は大きく
ならない旨の欠点がある。
が混晶であるＩｎＧａＡｓ中に生成される為、合金散乱
と呼ばれる結晶の微視的な不均一性に起因する散乱メカ
ニズムが作用して電子が散乱され、特に、低温、例えば
？７（Ｋ）の温度で電子移動度が期待される程は大きく
ならない旨の欠点がある。
本発明は、チャネル層の構成に簡単な改変を加えること
で、合金散乱が発生するＩｎＧａＡｓの如き混晶を用い
ることなく、しかも、同様なエネルギ・バンド構造をも
たせ得るようにする。
で、合金散乱が発生するＩｎＧａＡｓの如き混晶を用い
ることなく、しかも、同様なエネルギ・バンド構造をも
たせ得るようにする。
本発明では、第４図について説明したｉ型１ｎＧａＡｓ
チャネル層をＩｎＡｓとＱａＡｓとで構成される超格子
で代替することが基本になっている。
チャネル層をＩｎＡｓとＱａＡｓとで構成される超格子
で代替することが基本になっている。
第１図は本発明に用いる超格子の１例を表す要部切断側
面図である。
面図である。
図に於いて、１３は超格子、１３Ａは超格子を構成する
ＧａＡｓ膜、１３Ｂは同じく超格子を構成するＩｎＡｓ
膜をそれぞれ示している。
ＧａＡｓ膜、１３Ｂは同じく超格子を構成するＩｎＡｓ
膜をそれぞれ示している。
この超格子は、二元化合物のみで構成されている為、そ
こに合金散乱は発生せず、しかも、ＧａＡｓ膜１３Ａと
ＩｎＡｓ１ｌ１）３ＢとのＩＩ！厚比を適切に選択する
ことでＩｎＧａＡｓからなるチャネル層を用いた場合と
殆ど同じエネルギ・バンド構造にすることが可能である
。
こに合金散乱は発生せず、しかも、ＧａＡｓ膜１３Ａと
ＩｎＡｓ１ｌ１）３ＢとのＩＩ！厚比を適切に選択する
ことでＩｎＧａＡｓからなるチャネル層を用いた場合と
殆ど同じエネルギ・バンド構造にすることが可能である
。
そこで、本発明の半導体装置に於いては、半絶縁性Ｇａ
Ａｓ基板（例えば半絶縁性ＧａＡｓ基板１））上に設け
られＧａＡｓ膜（例えばＧａＡｓ膜１３Ａ）並びにｌ
ｎＡｓ膜（例えばＩｎＡｓｎＡｓ膜）の超格子（例えば
超格子１，３）からなり２次元キャリヤ・ガス層が生成
されるチャネル層と、該チャネル層上に形成され且つ該
チャネル層に比較してエネルギ・バンド・ギャップが広
いキャリヤ供給層（例えばｎ型ＡβＧａＡｓ電子供給層
１４）とを備えている。
Ａｓ基板（例えば半絶縁性ＧａＡｓ基板１））上に設け
られＧａＡｓ膜（例えばＧａＡｓ膜１３Ａ）並びにｌ
ｎＡｓ膜（例えばＩｎＡｓｎＡｓ膜）の超格子（例えば
超格子１，３）からなり２次元キャリヤ・ガス層が生成
されるチャネル層と、該チャネル層上に形成され且つ該
チャネル層に比較してエネルギ・バンド・ギャップが広
いキャリヤ供給層（例えばｎ型ＡβＧａＡｓ電子供給層
１４）とを備えている。
前記手段を採ることに依り、チャネル層は二元化合物の
みで構成され、従って、そこを走行するキャリヤが低温
で合金散乱を受けることは皆無となって高速化され、ま
た、エネルギ・バンド構造はＩｎＧａＡｓをチャネル層
とした場合と同様にすることができるから２次元キャリ
ヤ・ガス層には多量のキャリヤを蓄積することができ、
従って、大きな電流を取り出せる。
みで構成され、従って、そこを走行するキャリヤが低温
で合金散乱を受けることは皆無となって高速化され、ま
た、エネルギ・バンド構造はＩｎＧａＡｓをチャネル層
とした場合と同様にすることができるから２次元キャリ
ヤ・ガス層には多量のキャリヤを蓄積することができ、
従って、大きな電流を取り出せる。
第２図は本発明一実施例の要部切断側面図を表している
。
。
図に於いて、１）は半絶縁性のＧａＡｓ基板、１２はｉ
型ＧａＡｓバッファ層、１３は超格子、１４はｎ型Ａｌ
ＧａＡｓ電子供給層をそれぞれ示している。尚、超格子
１３は第１図について説明したようにＧａＡｓ膜１３Ａ
と１ｎＡｓ膜１３Ｂとで構成されている。また、バッフ
ァ層１２の構成材料にはＧａＡｓの代わりにＡＩ！Ｇａ
Ａｓを用いることができ、電子供給層１４の構成材料に
はＡ７！ＧａＡｓの代わりにＩｎＧａＰを用いることが
できる。
型ＧａＡｓバッファ層、１３は超格子、１４はｎ型Ａｌ
ＧａＡｓ電子供給層をそれぞれ示している。尚、超格子
１３は第１図について説明したようにＧａＡｓ膜１３Ａ
と１ｎＡｓ膜１３Ｂとで構成されている。また、バッフ
ァ層１２の構成材料にはＧａＡｓの代わりにＡＩ！Ｇａ
Ａｓを用いることができ、電子供給層１４の構成材料に
はＡ７！ＧａＡｓの代わりにＩｎＧａＰを用いることが
できる。
本実施例に於ける各部分の主要データを例示すると次の
通りである。
通りである。
（ａ） バッファ層１２について
厚さ：１ 〔μｍ〕
（ｂ） 超格子１３について
厚さ二〜１５０ 〔入〕
周期＝５周期
基本周期：ＧａＡｓ膜１３ＡとＩｎＡｓ膜１３Ｂとをそ
れぞれ１層宛で１周期 （ｃｌＧａＡｓ膜１３Ａについて 厚さ：１０原子層 （ｄ）ＩｎＡｓ膜１３Ｂについて 厚さ：２原子層 （Ｑ） 電子供給層１４について 厚さ：３００ （人〕 Ｘ値：０．１５ 不純物濃度：１．５Ｘ１０亘８ 〔印−３〕尚、電子供
給ＩＪ１４としてＩ ｎＧａ Ｐを用いる場合には、Ｘ
値＝０．５２、即ち、Ｉ ｎｏ、ａｓＧａｏ、、ｚＰを
用いることができる。
れぞれ１層宛で１周期 （ｃｌＧａＡｓ膜１３Ａについて 厚さ：１０原子層 （ｄ）ＩｎＡｓ膜１３Ｂについて 厚さ：２原子層 （Ｑ） 電子供給層１４について 厚さ：３００ （人〕 Ｘ値：０．１５ 不純物濃度：１．５Ｘ１０亘８ 〔印−３〕尚、電子供
給ＩＪ１４としてＩ ｎＧａ Ｐを用いる場合には、Ｘ
値＝０．５２、即ち、Ｉ ｎｏ、ａｓＧａｏ、、ｚＰを
用いることができる。
このような諸手導体層を形成するには、分子線エピタキ
シャル成長（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｂｅａｍ ｅｐ
ｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）法や有機金属化学気相堆積（ｍｅ
ｔａｌｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐ
ｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）法が適用
されることは云うまでもなく、そして、前記した寸法を
もつ超格子１３はＩ ｎＧａＡｓからなるチャネル層に
於けるエネルギ・バンド構造と同様なそれをもたせるこ
とができる。
シャル成長（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｂｅａｍ ｅｐ
ｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）法や有機金属化学気相堆積（ｍｅ
ｔａｌｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐ
ｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）法が適用
されることは云うまでもなく、そして、前記した寸法を
もつ超格子１３はＩ ｎＧａＡｓからなるチャネル層に
於けるエネルギ・バンド構造と同様なそれをもたせるこ
とができる。
さて、前記説明したウェハに通常の技術を適用すること
に依り、高電子移動度トランジスタ（ｈｉｇｈ ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎ ｍｏｂｉｌｉｔｙｔｒａｎｓ ｉｓ
ｔｏｒ ：ＨＥＭＴ）を完成させ、電子移動度を測定し
たところ、第３図のようなデータが得られた。
に依り、高電子移動度トランジスタ（ｈｉｇｈ ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎ ｍｏｂｉｌｉｔｙｔｒａｎｓ ｉｓ
ｔｏｒ ：ＨＥＭＴ）を完成させ、電子移動度を測定し
たところ、第３図のようなデータが得られた。
第３図に於いては、横軸に温度（Ｋ）を、縦軸に電子移
動度μ（ｃ＋＋＋”／Ｖ・Ｓ〕をそれぞれ採ってあり、
実線が前記説明した超格子１３を用いた場合の特性線、
破線がＩｎＧａＡｓをチャネル層とする場合の特性線を
それぞれ示している。
動度μ（ｃ＋＋＋”／Ｖ・Ｓ〕をそれぞれ採ってあり、
実線が前記説明した超格子１３を用いた場合の特性線、
破線がＩｎＧａＡｓをチャネル層とする場合の特性線を
それぞれ示している。
図から明らかなように、低温になるにつれて電子移動度
μに開きが現れていて、これは、合金散乱の有無を象徴
するものと考えられる。
μに開きが現れていて、これは、合金散乱の有無を象徴
するものと考えられる。
本発明に依る半導体装置に於いては、チャネル層をＧａ
Ａｓ膜及びＩｎＡｓ膜からなる超格子とした構成になっ
ている。
Ａｓ膜及びＩｎＡｓ膜からなる超格子とした構成になっ
ている。
この構成を採ることに依り、チャネル層は二元化合物の
みで構成され、従って、そこを走行するキャリヤが低温
で合金散乱を受けることは皆無となって高速化され、ま
た、エネルギ・バンド構造′はＩｎＧａＡｓをチャネル
層とした場合と同様にすることができるから２次元キャ
リヤ・ガス層には多量のキャリヤを蓄積することができ
、従って、大きな電流を取り出せる。
みで構成され、従って、そこを走行するキャリヤが低温
で合金散乱を受けることは皆無となって高速化され、ま
た、エネルギ・バンド構造′はＩｎＧａＡｓをチャネル
層とした場合と同様にすることができるから２次元キャ
リヤ・ガス層には多量のキャリヤを蓄積することができ
、従って、大きな電流を取り出せる。
第１図はチャネル層となる超格子を説明する為の要部切
断側面図、第２図は本発明一実施例の半導体層構成を説
明する為の要部切断側面図、第３図は本発明に依る半導
体装置が高速化されることを説明する為の線図、第４図
は従来の半導体層構成を説明する為の要部切断側面図を
それぞれ表している。 図に於いて、１）は半絶縁性のＧａＡｓ基板、１２はｉ
型ＧａＡｓバッファ層、１３は超格子、１３ＡはＧａＡ
ｓ膜、１３ＢはＩｎＡｓ膜、１４はｎ型Ａｊ！ＧａＡｓ
電子供給層をそれぞれ示している。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 相 谷 昭 司 代理人弁理士 渡 邊 弘 − 温度対電子移動度の関保を表す線図 第３図 第４図
断側面図、第２図は本発明一実施例の半導体層構成を説
明する為の要部切断側面図、第３図は本発明に依る半導
体装置が高速化されることを説明する為の線図、第４図
は従来の半導体層構成を説明する為の要部切断側面図を
それぞれ表している。 図に於いて、１）は半絶縁性のＧａＡｓ基板、１２はｉ
型ＧａＡｓバッファ層、１３は超格子、１３ＡはＧａＡ
ｓ膜、１３ＢはＩｎＡｓ膜、１４はｎ型Ａｊ！ＧａＡｓ
電子供給層をそれぞれ示している。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 相 谷 昭 司 代理人弁理士 渡 邊 弘 − 温度対電子移動度の関保を表す線図 第３図 第４図
Claims (3)
- （１）半絶縁性ＧａＡｓ基板上に形成されたＧａＡｓ膜
並びにＩｎＡｓ膜の超格子からなり２次元キャリヤ・ガ
ス層が生成されるチャネル層と、該チャネル層上に形成
され且つ該チャネル層に比較してエネルギ・バンド・ギ
ャップが広いキャリヤ供給層と を備えてなることを特徴とする半導体装置。 - （２）前記キャリヤ供給層が前記半絶縁性ＧａＡｓ基板
に格子整合したＡｌＧａＡｓ層であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 - （３）前記キャリヤ供給層が前記半絶縁性ＧａＡｓ基板
に格子整合したＩｎＧａＰ層である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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6263887A JPS63229763A (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6263887A JPS63229763A (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63229763A true JPS63229763A (ja) | 1988-09-26 |
Family
ID=13206066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6263887A Pending JPS63229763A (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63229763A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03288448A (ja) * | 1990-04-05 | 1991-12-18 | Nec Corp | 電界効果トランジスタ |
| JPH04129231A (ja) * | 1990-09-19 | 1992-04-30 | Sanyo Electric Co Ltd | ヘテロ接合電界効果トランジスタ |
| JPH08255900A (ja) * | 1996-04-18 | 1996-10-01 | Sanyo Electric Co Ltd | ヘテロ接合電界効果トランジスタ |
-
1987
- 1987-03-19 JP JP6263887A patent/JPS63229763A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03288448A (ja) * | 1990-04-05 | 1991-12-18 | Nec Corp | 電界効果トランジスタ |
| JPH04129231A (ja) * | 1990-09-19 | 1992-04-30 | Sanyo Electric Co Ltd | ヘテロ接合電界効果トランジスタ |
| JPH08255900A (ja) * | 1996-04-18 | 1996-10-01 | Sanyo Electric Co Ltd | ヘテロ接合電界効果トランジスタ |
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