JPS6355225B2 - - Google Patents

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JPS6355225B2
JPS6355225B2 JP58221023A JP22102383A JPS6355225B2 JP S6355225 B2 JPS6355225 B2 JP S6355225B2 JP 58221023 A JP58221023 A JP 58221023A JP 22102383 A JP22102383 A JP 22102383A JP S6355225 B2 JPS6355225 B2 JP S6355225B2
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Japan
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layer
semiconductor layer
semiconductor
region
electrode
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JP58221023A
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Japanese (ja)
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JPS60113475A (en
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Takashi Mimura
Shigeru Kuroda
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types 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
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/80Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier

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  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は半導体装置、特にチヤネル層上に設け
られたこれより電子親和力が小さい半導体層から
ゲート電極下のチヤネル層に電子を注入すること
により、動作速度が増大される電界効果トランジ
スタに関する。
[Detailed Description of the Invention] (a) Technical Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, in particular, to a semiconductor device by injecting electrons from a semiconductor layer provided on a channel layer and having a smaller electron affinity to a channel layer below a gate electrode. , relates to a field effect transistor whose operating speed is increased.

(b) 技術の背景 半導体装置の動作速度の向上、消費電力の低減
などを目的として、キヤリアの移動度がシリコン
(Si)より遥に大きい砒化ガリウム(GaAs)な
どの化合物半導体を用いるトランジスタが多数提
案されている。化合物半導体を用いるトランジス
タとしては、電界効果トランジスタ(以下FET
と略称する)がその製造工程がバイポーラートラ
ンジスタより簡単であるなどの理由によつて現在
主流をなしており、特にシヨツトキーバリア形
FETが多く行なわれている。
(b) Background of the technology In order to improve the operating speed of semiconductor devices and reduce power consumption, many transistors use compound semiconductors such as gallium arsenide (GaAs), which has a much higher carrier mobility than silicon (Si). Proposed. Field effect transistors (FETs) are transistors that use compound semiconductors.
(abbreviated as bipolar transistors) are currently the mainstream because their manufacturing process is simpler than that of bipolar transistors.
FET is widely used.

従来の構造のSiもしくはGaAs等の半導体装置
においては、キヤリアは不純物イオンが存在して
いる半導体空間内を移動する。この移動に際して
キヤリアは格子振動および不純物イオンによつて
散乱を受けるが、格子振動による散乱の確率を小
さくするために温度を低下させると不純物イオン
による散乱の確率が大きくなり、キヤリアの移動
度はこれによつて制限される。
In a conventional semiconductor device such as Si or GaAs, carriers move within the semiconductor space where impurity ions are present. During this movement, carriers are scattered by lattice vibrations and impurity ions, but if the temperature is lowered to reduce the probability of scattering due to lattice vibrations, the probability of scattering by impurity ions increases, and the carrier mobility decreases. limited by.

この不純物散乱効果を排除するために、不純物
が添加される領域とキヤリアが移動する領域とを
ヘテロ接合界面によつて空間的に分離して、特に
低温におけるキヤリアの移動度を増大せしめたヘ
テロ接合形電界効果トランジスタ(以下単にヘテ
ロ接合形FETと略称する)によつて一層の高速
化が実現されている。
In order to eliminate this impurity scattering effect, the region where the impurity is added and the region where the carriers move are spatially separated by a heterojunction interface to increase the mobility of the carriers, especially at low temperatures. Even higher speeds have been realized by field effect transistors (hereinafter simply referred to as heterojunction FETs).

(c) 従来技術と問題点 前記ヘテロ操合形FETの従来の構造の1例を
第1図aに示す。半絶縁性GaAs基板1上に、ノ
ンドープのGaAs層2と、これより電子親和力が
小さくドナー不純物を含むn型の砒化アルミニウ
ムガリウム(AlGaAs)層3と、n型GaAs層4
とが設けられて、n型GaAs層4を、必要ならば
n型AlGaAs層3の1部をも、選択的に除去して
n型AlGaAs層3に接してゲート電極7が設けら
れ、またn型GaAs層4上にソース電極8及びド
レイン電極9が設けられている。n型AlGaAs層
3(電子供給層という)からノンドープのGaAs
層2(チヤネル層という)へ遷移した電子によつ
て両層のヘテロ接合界面近傍に生成される2次元
電子ガス6がチヤネルとして機能し、その電子濃
度をゲート電極7に印加する電圧によつて制御す
ることによつて、ソース電極8とドレイン電極9
との間のインピーダンスが制御される。
(c) Prior Art and Problems An example of the conventional structure of the above-mentioned hetero-coupled FET is shown in FIG. 1a. A non-doped GaAs layer 2, an n-type aluminum gallium arsenide (AlGaAs) layer 3 having a smaller electron affinity and containing donor impurities, and an n-type GaAs layer 4 are formed on a semi-insulating GaAs substrate 1.
A gate electrode 7 is provided in contact with the n-type AlGaAs layer 3 by selectively removing the n-type GaAs layer 4 and, if necessary, a part of the n-type AlGaAs layer 3. A source electrode 8 and a drain electrode 9 are provided on the GaAs layer 4 . Non-doped GaAs from n-type AlGaAs layer 3 (referred to as electron supply layer)
A two-dimensional electron gas 6 generated near the heterojunction interface between both layers by electrons transferred to layer 2 (referred to as a channel layer) functions as a channel, and its electron concentration is changed by the voltage applied to the gate electrode 7. By controlling the source electrode 8 and the drain electrode 9
The impedance between the two is controlled.

前記従来例において、10はソース電極8及び
ドレイン電極9をパターニングした後に例えば温
度450〔℃〕、時間2分間程度の加熱処理を行なう
ことによつて電極金属が半導体層に拡散して形成
された合金領域であつて、2次元電子ガス6に達
しており、ソース電極8又はドレイン電極9と2
次元電子ガス6とを接続する低抵抗率の導電路と
なる。
In the conventional example, 10 is formed by patterning the source electrode 8 and the drain electrode 9 and then performing a heat treatment at a temperature of 450 [° C.] for about 2 minutes, so that the electrode metal is diffused into the semiconductor layer. The alloy region reaches the two-dimensional electron gas 6, and the source electrode 8 or drain electrode 9 and 2
It becomes a conductive path with low resistivity that connects to the dimensional electron gas 6.

第1図bは前記従来例がエンハンスメントモー
ドの場合の要部拡大図であつて、ドレイン電極9
にソース電極8に対して正電位のドレイン電圧が
印加された場合に、ゲート領域Gに注入される電
子は主としてソース領域Sの2次元電子ガス層6
から供給されて、例えば温度77〔K〕電子面濃度
n=1×1012〔cm2〕程度において電子移動度μ=
3×104〔cm2/V・S〕程度が得られている。
FIG. 1b is an enlarged view of the main part when the conventional example is in the enhancement mode, and shows the drain electrode 9.
When a positive drain voltage is applied to the source electrode 8, electrons injected into the gate region G mainly flow into the two-dimensional electron gas layer 6 of the source region S.
For example, at a temperature of 77 [K] and an electronic surface concentration n=1×10 12 [cm 2 ], the electron mobility μ=
A value of about 3×10 4 [cm 2 /V·S] has been obtained.

この電子移動度は通常の構造のGaAsシヨツト
キーバリア形FETに比較すれば充分に高い値で
あるが、科学計算用電子計算機などに使用してヘ
テロ接合形FETの効果をより良く発揮するため
には電子移動度μを更に高くすることが要望され
ている。
This electron mobility is sufficiently high compared to a GaAs shot key barrier FET with a normal structure, but it is used in electronic computers for scientific calculations to better demonstrate the effectiveness of a heterojunction FET. It is desired to further increase the electron mobility μ.

キヤリアが不純物が導入された空間内を移動す
る通常の構造のシヨツトキバリア形FEHは既に
一部実用化されており、これを素子とする集積回
路装置の開発が推進されているが、このシヨツト
キバリア形FETについても高速化が重要な課題
である。
Some shot barrier type FEHs, which have a normal structure in which the carrier moves in a space into which impurities are introduced, have already been put into practical use, and the development of integrated circuit devices using them as elements is being promoted. Speeding up is also an important issue.

(d) 発明の目的 本発明はシヨツトキ接触するゲート電極を備え
るFETの動作を改善して、その高速化を推進す
るることを目的とする。
(d) Purpose of the Invention The purpose of the present invention is to improve the operation of an FET equipped with a gate electrode that makes occasional contact, and to promote faster operation of the FET.

(e) 発明の構成 本発明の前記目的は、第1の半導体層と、該第
1の半導体層より電子親和力が小であつて該第1
の半導体層とヘテロ接合を形成し、かつドナー不
純物を含む第2の半導体層とが設けられた半導体
基体を備え、前記第1の半導体層をチヤネル層と
し、かつ前記半導体基体に、シヨツトキ接触する
ゲート電極と、オーミツク接触するソース電極と
ドレーン電極とを備え、前記基体内の前記ソース
電極金属との合金領域は前記ヘテロ接合界面に到
達させることなく、前記ドレーン電極金属との合
金領域は前記第1の半導体層に到達させてなり、
前記第2の半導体層の前記ソース電極下のソース
領域と前記ゲート電極下のゲート領域との境界か
ら、前記第1の半導体層の前記ゲート電極下のゲ
ート領域へ、前記ヘテロ接合された前記第1と第
2の半導体層の導電帯の底のエネルギレベルの差
に基づく初速度を持つ電子を直接注入することを
特徴とする半導体装置により達成される。
(e) Structure of the Invention The object of the present invention is to provide a first semiconductor layer having a lower electron affinity than that of the first semiconductor layer;
a semiconductor substrate that forms a heterojunction with a semiconductor layer and is provided with a second semiconductor layer containing donor impurities, the first semiconductor layer being a channel layer, and in short contact with the semiconductor substrate. a gate electrode, and a source electrode and a drain electrode that are in ohmic contact with each other, and the alloy region with the source electrode metal in the base does not reach the heterojunction interface, and the alloy region with the drain electrode metal does not reach the heterojunction interface. It reaches the semiconductor layer of 1,
The heterojunction is applied from the boundary between the source region under the source electrode of the second semiconductor layer and the gate region under the gate electrode to the gate region under the gate electrode of the first semiconductor layer. This is achieved by a semiconductor device characterized in that electrons are directly injected with an initial velocity based on the difference in energy levels at the bottoms of the conductive bands of the first and second semiconductor layers.

(f) 発明の実施例 前記本発明による半導体装置の実施態様として
まず半導体基体内のソース電極金属との合金領域
が、ヘテロ接合界面に到達しない半導体装置があ
げられる。
(f) Embodiments of the Invention An embodiment of the semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor device in which an alloy region with a source electrode metal within a semiconductor substrate does not reach a heterojunction interface.

第2図aは前記実施態様に該当するエンハンス
メントモードの2次元電子ガスをチヤネルとする
ヘテロ接合形FETの要部拡大断面図であり、1
2はノンドープのGaAsチヤネル層、13はドナ
ー不純物を含むn型AlGaAs電子供給層、14は
n型GaAs層、16は2次元電子ガス、17はゲ
ート電極、18はソース電極、19はドレイン電
極、20は前記合金領域を示す。本実施例におい
ては合金領域20はn型GaAs層14内に形成さ
れるのみでn型AlGaAs電子供給層13にも到達
していない。従つてn型AlGaAs電子供給層13
とGaAsチヤネル層12とのヘテロ接合界面近傍
のエネルギーバンドダイヤグラムは半導体装置の
何れの位置についても第2図bに示す如き形状を
示して、n型AlGaAs電子供給層13とGaAsチ
ヤネル層12との伝導帯には、△EC≒0.3〔eV〕
程度の差が存在する。
FIG. 2a is an enlarged sectional view of a main part of a heterojunction FET that uses an enhancement mode two-dimensional electron gas as a channel, which corresponds to the above-mentioned embodiment;
2 is a non-doped GaAs channel layer, 13 is an n-type AlGaAs electron supply layer containing donor impurities, 14 is an n-type GaAs layer, 16 is a two-dimensional electron gas, 17 is a gate electrode, 18 is a source electrode, 19 is a drain electrode, 20 indicates the alloy region. In this embodiment, the alloy region 20 is formed only within the n-type GaAs layer 14 and does not reach the n-type AlGaAs electron supply layer 13. Therefore, the n-type AlGaAs electron supply layer 13
The energy band diagram near the heterojunction interface between the n-type AlGaAs electron supply layer 13 and the GaAs channel layer 12 shows a shape as shown in FIG. In the conduction band, △EC≒0.3 [eV]
There are differences in degree.

本実施例の半導体装置のチヤネルが、GaAsチ
ヤネル層12のn型AIGaAs電子供給層13との
ヘテロ接合界面に2次元電子ガスによつて形成さ
れることは前記従来例と同様であるが、そのゲー
ト領域Gに注入される電子のエネルギーが従来よ
り大きい。
Similar to the conventional example, the channel of the semiconductor device of this example is formed by two-dimensional electron gas at the heterojunction interface between the GaAs channel layer 12 and the n-type AIGaAs electron supply layer 13. The energy of electrons injected into the gate region G is greater than in the conventional case.

すなわち電子供給層13は不純物が高濃度にド
ープされて抵抗率が低いのに対して、2次元電子
ガス16はその面濃度が制約されている。従つて
2次元電子ガス層16に達する低抵抗の合金領域
が設けられていない本実施例においては、ソース
電極18からゲート下の領域Gのチヤネルに到る
電子は、ソース領域Sの2次元電子ガスによら
ず、電子供給層13から直接領域Gに注入される
径路が支配的となる。この直接注入される電子は
領域G側から見れば、第2図bに示す如く電子供
給層13とチヤネル層12との伝導帯のエネルギ
ー差△ECだけ2次元電子ガス16の電子より高
エネルギーである。従つて本発明の半導体装置の
領域Gの電子は従来より移動度が高い。
That is, the electron supply layer 13 is doped with impurities at a high concentration and has a low resistivity, whereas the two-dimensional electron gas 16 has a restricted surface concentration. Therefore, in this embodiment, in which a low-resistance alloy region that reaches the two-dimensional electron gas layer 16 is not provided, the electrons that reach the channel in the region G under the gate from the source electrode 18 are the two-dimensional electrons in the source region S. Regardless of the gas, the path through which electrons are directly injected from the electron supply layer 13 into the region G becomes dominant. When viewed from the region G side, these directly injected electrons have higher energy than the electrons in the two-dimensional electron gas 16 by the energy difference ΔEC in the conduction band between the electron supply layer 13 and the channel layer 12, as shown in FIG. 2b. be. Therefore, the electrons in region G of the semiconductor device of the present invention have higher mobility than in the prior art.

以上の説明で明らかなように、本発明による電
子移動度の向上は、ソース電極18側の上述の構
成により、ソース電極18下の電子供給層13か
らゲート電極17下のチヤネル層12の領域Gに
直接注入される電子がエネルギーレベル差△EC
だけ高いエネルギーを持つていることによるもの
で、ドレーン電極19側の合金領域の構成は、電
子注入時のエネルギーには関与しない。従つて、
ドレーン電極19側の合金領域は第2図に示すよ
うに電子供給層13とチヤネル層12との接合界
面に到達しないようにしても良いが、先にのべた
ように2次元電子ガス6,16とドレーン電極
9,19とをより低い抵抗率で接続するためには
第1図のドレーン電極9の合金領域のようにチヤ
ネル層2に到達させる構成が得策である。
As is clear from the above description, the improvement in electron mobility according to the present invention is achieved by the above-described structure on the source electrode 18 side, which is achieved by the region G of the channel layer 12 from the electron supply layer 13 under the source electrode 18 to the gate electrode 17. The electrons directly injected into the energy level difference △EC
The structure of the alloy region on the drain electrode 19 side does not affect the energy during electron injection. Therefore,
The alloy region on the drain electrode 19 side may not reach the bonding interface between the electron supply layer 13 and the channel layer 12 as shown in FIG. In order to connect the drain electrodes 9 and 19 with lower resistivity, it is advantageous to have a structure in which the alloy region of the drain electrode 9 in FIG. 1 reaches the channel layer 2.

以下、ドレーン電極側の合金領域の構成につい
ては、第1の実施例(第3図に示す)では、第2
図と同様のものを示し、第2の実施例(第4図に
示す)では第1図と同様の構造を示して説明す
る。尚、第1の実施例(第3図)に第1図に示し
たようなドレーン電極合金領域を形成すること
は、第2の実施例で説明する方法により合金領域
の深さを制御することにより可能である。
Hereinafter, regarding the structure of the alloy region on the drain electrode side, in the first embodiment (shown in FIG. 3), the second embodiment
The second embodiment (shown in FIG. 4) shows the same structure as in FIG. 1 and will be described. Note that forming the drain electrode alloy region as shown in FIG. 1 in the first embodiment (FIG. 3) involves controlling the depth of the alloy region by the method described in the second embodiment. This is possible.

以下更に具体的に本発明の実施例について説明
する。第3図は本発明の第1の実施例を示す断面
図である。図において、21は半絶縁性GaAs基
板、22はノンドープのGaAs層、23はSiを2
×1018〔cm-3〕程度にドープしたn型AlGaAs層、
24はSiを2×1018〔cm-3〕程度にドープしたn
型GaAs層、26は2次元電子ガス、27はゲー
ト電極、28はソース電極、29はドレイン電極
である。
Examples of the present invention will be described in more detail below. FIG. 3 is a sectional view showing the first embodiment of the present invention. In the figure, 21 is a semi-insulating GaAs substrate, 22 is a non-doped GaAs layer, and 23 is a Si layer.
n-type AlGaAs layer doped to about ×10 18 [cm -3 ],
24 is n doped with Si to about 2×10 18 [cm -3 ]
26 is a two-dimensional electron gas, 27 is a gate electrode, 28 is a source electrode, and 29 is a drain electrode.

従来行なわれている金ゲルマニウム/金
(AuGe/Au)電極との温度450〔℃〕、時間2分
間程度の熱処理による合金化は、電極膜厚が200
〔nm〕のときにその到達深さが150〔nm〕程度で
あることから、本実施例においてはn型AlGaAs
層23の厚さは約30〔nm〕であるが、n型GaAs
層24の厚さを約250〔nm〕程度と合金領域30
の深さ以上として、先に説明した本発明の構造を
実現している。
Conventionally, alloying with a gold-germanium/gold (AuGe/Au) electrode by heat treatment at a temperature of 450 [°C] for about 2 minutes has an electrode film thickness of 200°C.
[nm], the reaching depth is about 150 [nm], so in this example, n-type AlGaAs
The thickness of the layer 23 is about 30 [nm], but it is made of n-type GaAs.
The thickness of the layer 24 is about 250 [nm] and the alloy region 30
The structure of the present invention described above is realized with a depth of at least .

先に説明した第1の実施例と従来例とについ
て、ゲート長LG=0.25〔μm〕の同等の素子の特
性を比較すれば、例えば室温における遮断周波数
Tが従来例の約80〔GHz〕に対して実施例では約
200〔GHz〕であつて、本発明の効果が大きいこと
が実証されている。
If we compare the characteristics of an equivalent element with a gate length LG = 0.25 [μm] between the first embodiment and the conventional example described above, we can see that, for example, the cutoff frequency at room temperature
T is approximately 80 [GHz] in the conventional example, whereas in the example, it is approximately 80 [GHz].
200 [GHz], and it has been demonstrated that the present invention is highly effective.

次に第2の実施例として、チヤネル層に不純物
が導入されているシヨツトキバリア形FETに本
発明を実施した例を第4図に示す。図において、
41は半絶縁性GaAs基板、42は例えばSiが1
×1017〔cm-3〕程度にドープされ、厚さ170〔nm〕
程度のn型GaAs層、43は前記n型GaAs層4
2と同様な濃度で厚さ例えば30〔nm〕程度のn型
AlGaAs層、45はn+型GaAs層、47はゲート
電極、48はソース電極、49はドレイン電極、
50は合金領域である。
Next, as a second embodiment, FIG. 4 shows an example in which the present invention is applied to a shot barrier type FET in which impurities are introduced into the channel layer. In the figure,
41 is a semi-insulating GaAs substrate, 42 is, for example, 1 Si
Doped to about ×10 17 [cm -3 ], thickness 170 [nm]
43 is the n-type GaAs layer 4.
n-type with the same concentration as 2 and a thickness of about 30 [nm], for example.
AlGaAs layer, 45 is an n + type GaAs layer, 47 is a gate electrode, 48 is a source electrode, 49 is a drain electrode,
50 is an alloy region.

本実施例においてはn+GaAs層45の厚さを約
200〔nm〕、AuGe/Au膜厚をソース電極について
は約200〔nm〕、ドレイン電極については約300
〔nm〕として、温度約450〔℃〕、時間約2分間の
加熱処理を行ない、合金領域50の深さをソース
領域について約150〔nm〕、ドレイン領域について
約350〔nm〕に形成している。
In this embodiment, the thickness of the n + GaAs layer 45 is approximately
200 [nm], the AuGe/Au film thickness is approximately 200 [nm] for the source electrode, and approximately 300 [nm] for the drain electrode.
[nm], heat treatment is performed at a temperature of about 450 [°C] for about 2 minutes to form the alloy region 50 to a depth of about 150 [nm] for the source region and about 350 [nm] for the drain region. There is.

この様に合金領域50の深さを選択的に制御し
て、ソース領域についてはチヤネル層であるn型
GaAs層42にオーミツク接触を形成せず、ドレ
イン領域についてはチヤネル層に達するオーミツ
ク接触を形成している。この構造によつて先に説
明したチヤネル層がノンドープである場合と同様
に、チヤネル層にエネルギーが大きく初速度をも
つ電子が注入されて電子の平均速度が増大し動作
速度が増大する。
In this way, the depth of the alloy region 50 is selectively controlled, and the source region is an n-type channel layer.
No ohmic contact is formed in the GaAs layer 42, but an ohmic contact is formed in the drain region that reaches the channel layer. With this structure, electrons with high energy and initial velocity are injected into the channel layer, increasing the average velocity of the electrons and increasing the operating speed, as in the case where the channel layer is non-doped as described above.

なお本実施例ではドレイン領域についてはチヤ
ネル層に達するオーミツク接触を形成することに
より抵抗の増大を防止して本発明の効果をより大
きくしているが、この方法は先に述べたようにチ
ヤネル層がノンドープである場合にも同様の効果
が得られる。
In this embodiment, an ohmic contact reaching the channel layer is formed in the drain region to prevent an increase in resistance and to further enhance the effect of the present invention. A similar effect can be obtained when is non-doped.

(g) 発明の効果 以上説明した如く本発明によれば、チヤネル層
に初速度を有する電子が注入されることによつて
電子移動度が増大されて、高速度を目的として開
発されている化合物半導体電界効果トランジスタ
の動作速度を更に向上し、高周波動作における伝
達コンダクタンスgmを増大する効果が得られる。
(g) Effects of the Invention As explained above, according to the present invention, electron mobility is increased by injecting electrons with an initial velocity into the channel layer, and the compound developed for the purpose of high speed can be improved. The effect of further improving the operating speed of the semiconductor field effect transistor and increasing the transfer conductance gm in high frequency operation can be obtained.

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

第1図a及びbはヘテロ接合形FETの従来例
を示す断面図、第2図aは本発明による構造の例
を示す断面図、同図bはそのエネルギバンドダイ
ヤグラム、第3図及び第4図は本発明の実施例を
示す断面図である。 図において、1,11,21及び41は半絶縁
性GaAs基板、2,12及び22はノンドープの
GaAs層、42はn型GaAs層、3,13,23
及び43はn型AlGaAs層、4,14及び24は
n型GaAs層、45は強ドープのn型GaAs層、
6,16及び26は2次元電子ガス、7,17,
27及び47はゲート電極、8,18,28及び
48はソース電極、9,19,29及び49はド
レイン電極、10,20,30及び50は合金領
域を示す。
1A and 1B are cross-sectional views showing a conventional example of a heterojunction FET, FIG. 2A is a sectional view showing an example of a structure according to the present invention, FIG. 1B is an energy band diagram thereof, and FIGS. The figure is a sectional view showing an embodiment of the present invention. In the figure, 1, 11, 21, and 41 are semi-insulating GaAs substrates, and 2, 12, and 22 are non-doped GaAs substrates.
GaAs layer, 42 is n-type GaAs layer, 3, 13, 23
and 43 are n-type AlGaAs layers, 4, 14 and 24 are n-type GaAs layers, 45 is a heavily doped n-type GaAs layer,
6, 16 and 26 are two-dimensional electron gases, 7, 17,
27 and 47 are gate electrodes, 8, 18, 28 and 48 are source electrodes, 9, 19, 29 and 49 are drain electrodes, and 10, 20, 30 and 50 are alloy regions.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 第1の半導体層と、該第1の半導体層より電
子親和力が小であつて該第1の半導体層とヘテロ
接合を形成し、かつドナー不純物を含む第2の半
導体層とが設けられた半導体基体を備え、前記第
1の半導体層をチヤネル層とし、かつ前記半導体
基体に、シヨツトキ接触するゲート電極と、オー
ミツク接触するソース電極とドレーン電極とを備
え、前記基体内の前記ソース電極金属との合金領
域は前記ヘテロ接合界面に到達させることなく、
前記ドレーン電極金属との合金領域は前記第1の
半導体層に到達させてなり、前記第2の半導体層
の前記ソース電極下のソース領域と前記ゲート電
極下のゲート領域との境界から、前記第1の半導
体層の前記ゲート電極下のゲート領域へ、前記ヘ
テロ接合された前記第1と第2の半導体層の導電
帯の底のエネルギレベルの差に基づく初速度を持
つ電子を直接注入することを特徴とする半導体装
置。
1 A first semiconductor layer and a second semiconductor layer having a lower electron affinity than the first semiconductor layer, forming a heterojunction with the first semiconductor layer, and containing donor impurities are provided. a semiconductor substrate, the first semiconductor layer as a channel layer, a gate electrode in spot contact with the semiconductor substrate, and a source electrode and a drain electrode in ohmic contact with the source electrode metal in the substrate; without allowing the alloy region to reach the heterojunction interface,
The alloy region with the drain electrode metal reaches the first semiconductor layer, and extends from the boundary between the source region under the source electrode of the second semiconductor layer and the gate region under the gate electrode. Directly injecting electrons having an initial velocity based on a difference in energy levels at the bottoms of conductive bands of the first and second semiconductor layers that are connected to the heterojunction into a gate region under the gate electrode of the first semiconductor layer. A semiconductor device characterized by:
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5795672A (en) * 1980-10-14 1982-06-14 Thomson Csf Field effect transistor with high breaking frequency
JPS58147078A (en) * 1982-02-25 1983-09-01 Fujitsu Ltd Semiconductor device

Patent Citations (2)

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