KR101003909B1 - Potential well barrier transistor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 포텐셜 웰 베리어 트랜지스터에 관한 것으로, 보다 자세하게는 넓은 밴드 갭과 좁은 밴드 갭이 형성하는 포텐셜 웰을 갖는 장벽층을 이용한 포텐셜 웰 베리어 트랜지스터에 관한 것이다.The present invention relates to a potential well barrier transistor, and more particularly, to a potential well barrier transistor using a barrier layer having a potential well formed by a wide band gap and a narrow band gap.
본 발명의 이종접합층 구조를 가진 트랜지스터에 있어서, 기판 및 상기 기판 상에 위치하는 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 위치하는 제 1장벽층; 상기 제 1장벽층 상에 위치하는 채널층; 상기 채널층 상에 위치하고, 포텐셜 웰을 갖는 제 2장벽층; 및 상기 제 2장벽층 상에 위치하는 캡층을 포함함에 기술적 특징이 있다.A transistor having a heterojunction layer structure of the present invention, comprising: a substrate and a buffer layer on the substrate; A first barrier layer on the buffer layer; A channel layer on the first barrier layer; A second barrier layer on the channel layer, the second barrier layer having a potential well; And a cap layer located on the second barrier layer.
포텐셜 웰, 이종접합구조, 장벽층, 트랜지스터 Potential Wells, Heterojunctions, Barrier Layers, Transistors
Description
본 발명은 포텐셜 웰 베리어 트랜지스터에 관한 것으로, 보다 자세하게는 넓은 밴드 갭과 좁은 밴드 갭이 형성하는 포텐셜 웰을 갖는 장벽층을 이용한 포텐셜 웰 베리어 트랜지스터에 관한 것이다.The present invention relates to a potential well barrier transistor, and more particularly, to a potential well barrier transistor using a barrier layer having a potential well formed by a wide band gap and a narrow band gap.
쇼트키 접합(Schottky contact)을 게이트로 갖는 고전자 이동도 소자(High Electron Mobility Transistor, HEMT)나 금속 반도체 전계 효과 소자(Metal Epitaxial Semiconductor Field Effect Transistor, MESFET)는 N-채널 소자로 게이트에 전압을 증가시키면 드레인 전류(IDS)가 증가된다. 상기 소자들의 게이트 쇼트키 접합은 순방향 전압을 걸면 전류가 흐르면서 도통 상태가 된다. High Electron Mobility Transistors (HEMTs) or Metal Epitaxial Semiconductor Field Effect Transistors (MESFETs) with Schottky contacts as gates are N-channel elements that provide voltage across the gate. Increasing increases the drain current I DS . The gate Schottky junction of the devices is in a conducting state as a current flows when a forward voltage is applied.
그러나 게이트에는 쇼트키 턴온 전압(Schottky turn-on voltage, VG . ON) 이상 걸 수 없고 이에 따라 드레인 전류(IDS)도 제한된다. 따라서 드레인 전류(IDS)를 증가시키기 위해 쇼트키 턴온 전압(VG . ON)을 증가시키는 이종접합층구조가 개발되었다.However, the Schottky gate turn-on voltage (Schottky turn-on voltage, V G. ON) can not make more than thereby also limit the drain current (I DS). As a result, the heterojunction layer structure to increase the Schottky turn-on voltage (V G. ON) for increasing the drain current (I DS) have been developed.
도 1은 종래 기술에 따른 GaAs계열의 고전자 이동도 소자의 제 1실시예이다. 1 is a first embodiment of a GaAs-based high electron mobility device according to the prior art.
도 1을 참조하면, 종래의 일반적인 GaAs계 고전자 이동도 소자(HEMT)는 기판 및 버퍼층(100) 위에 Al0 .22Ga0 .78As 제 1장벽층(200), 높은 전자 이동도를 갖는 In0.22Ga0.78As 채널층(300), 전자공급층인 Al0 .22GaAs 제 2장벽층(400) 및 GaAs n+ 캡층(500)으로 구성되어 있다.1, the conventional general GaAs-based high electron mobility device (HEMT) includes a substrate and a buffer layer (100) on the Al 0 .22 0 .78 Ga As
상기 GaAs n+ 캡층(500)은 소스 및 드레인 영역사이에서 하부에 위치한 고농도로 도핑된 n타입 층으로, 소스 및 드레인 컨택 층이 상기 GaAs n+ 캡층(500)의 소스 및 드레인 영역 상에 각각 형성되고, 게이트 전극이 소스 및 드레인 영역 사이의 GaAs n+ 캡층(500)을 제거한 제 2장벽층(400) 부분에 형성된다.The GaAs n + cap layer 500 is a heavily doped n-type layer disposed between the source and drain regions, and a source and drain contact layer is formed on the source and drain regions of the GaAs n + cap layer 500, respectively. The gate electrode is formed on the portion of the
이와 같은 구조에서는 게이트에는 쇼트키 턴온 전압(Schottky turn-on voltage, VG . ON) 이상 걸 수 없고 이에 따라 드레인 전류(IDS)도 제한된다. In such a structure, the gate turn-on voltage Schottky (Schottky turn-on voltage, V G. ON) can not make more than thereby also limit the drain current (I DS).
도 2는 종래 기술에 따른 고전자 이동도 소자의 제 2실시예로, 도 2를 참조하면 도 1의 경우보다 게이트 쇼트키 턴온 전압(VG . ON)을 증가시키기 위한 넓은 밴드 갭(wide band gap)을 가진 물질 또는 전도대가 높은 물질로 이루어진 제 1반도체층(411)을 포함한 제 2장벽층(410), 기판 및 버퍼층(100) 위에 Al0 .22Ga0 .78As 제 1장벽층(200), 고저항을 갖는 In0 .22Ga0 .78As 채널층(300) 및 GaAs n+ 캡층(500)으로 구성 되어 있다.2 is a wide band gap to increase (ON V G.) High electron mobility of the second embodiment, the road there is shown than the gate Schottky turn-on voltage when the first reference to Figure 2 of a device according to the prior art (wide band second barrier layer (410), Al 0 .22 on a substrate and a buffer layer (100) 0 .78 Ga as first barrier layer including a
도 2와 같이, 넓은 밴드 갭을 가진 물질(Al0 .45GaAs)로 이루어진 제 1반도체층(411)을 포함한 제 2장벽층(410)을 사용하면 게이트 쇼트키 턴온 전압(VG . ON)을 높일 수 있다. 그러나 넓은 밴드 갭을 가진 물질은 일반적으로 소자의 소스 드레인 저항 접촉(source drain ohmic contact)을 저하시킨다.As shown in FIG. 2, the material (Al 0 .45 GaAs), the
즉, 제 2장벽층(410)의 두께가 두꺼울수록 게이트 쇼트키 턴온 전압(VG . ON)이 증가되나, 저항 접촉의 성능저하도 함께 일어나므로 이를 개선하기 위하여 이온 주입법(ion-implantation)을 오믹 공정에 사용하기도 하나 공정단계가 증가하고 비용이 증가하는 문제가 발생한다.That is, the second, but the thicker the thickness of the
도 3은 종래 기술에 따른 고전자 이동도 소자의 제 3실시예이다.3 is a third embodiment of a high electron mobility device according to the prior art.
도 3을 참조하면, 제2 장벽층(420)은 넓은 밴드 갭을 가진 물질 또는 전도대가 높은 물질로 이루어진 제 1반도체층(421)과 좁은 밴드 갭을 가진 물질 또는 전도대가 낮은 물질로 이루어진 제 2반도체층(422)를 여러 층에 번갈아 가며 쌓아 형성된 초격자구조(super lattice)이다. 초격자 구조는 양자역학적 거울의 역할을 하며 제 2장벽층(420)으로 전자가 유입되는 것을 막아 게이트 쇼트키 턴온 전압(VG . ON)을 증가시킨다.Referring to FIG. 3, the
제 2장벽층(420)은 넓은 밴드 갭을 가진 물질(Al0 .45GaAs)로 이루어진 제 1반도체층(421)과 좁은 밴드 갭을 가진 물질(In0 .22GaAs)로 이루어진 제 2반도체층(422) 가 여러 층에 반복적으로 쌓은 초격자 구조이므로 소스 드레인 저항 접촉이 저하되어 이온 주입법을 오믹 공정에 사용하기는 하나 공정단계가 증가하고 비용이 증가하는 문제점이 발생한다.The
또한, 제 2장벽층(420)의 두께가 두꺼워 게이트와 채널 전자간의 거리가 멀어져 트랜스컨덕턴스(transconductance)가 나빠진다. 특히 인헨스먼트 모드 고전자 이동도 소자(Enhancement-mode HEMT)는 양의 문턱전압(positive threshold voltage)를 위해 얇은 장벽층이 필요하므로 초격자 구조는 이에 적합하지가 않다.In addition, since the thickness of the
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 넓은 밴드 갭과 좁은 밴드 갭이 형성하는 포텐셜 웰을 갖는 장벽층을 이용하여 이종접합층 구조를 가진 트랜지스터의 게이트 쇼트키 턴온 전압을 증가시켜, 게이트에 큰 전압을 인가할 수 있어 드레인 전류가 증가되도록 하는 포텐셜 웰 베리어 트랜지스터를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention devised to solve the above problems of the prior art increases the gate Schottky turn-on voltage of a transistor having a heterojunction layer structure by using a barrier layer having a potential well formed by a wide band gap and a narrow band gap. It is an object of the present invention to provide a potential well barrier transistor capable of applying a large voltage to a gate to increase a drain current.
본 발명의 상기 목적은 이종접합층 구조를 가진 트랜지스터에 있어서, 기판 및 상기 기판 상에 위치하는 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 위치하는 제 1장벽층; 상기 제 1장벽층 상에 위치하는 채널층; 상기 채널층 상에 위치하고, 포텐셜 웰을 갖는 제 2장벽층; 및 상기 제 2장벽층 상에 위치하는 캡층을 포함하는 포텐셜 웰 베리어 트랜지스터에 의해 달성된다.The object of the present invention is a transistor having a heterojunction layer structure, comprising: a substrate and a buffer layer located on the substrate; A first barrier layer on the buffer layer; A channel layer on the first barrier layer; A second barrier layer on the channel layer, the second barrier layer having a potential well; And a cap layer positioned on the second barrier layer.
또한, 본 발명의 상기 제 2장벽층은, 넓은 밴드 갭의 제 3반도체층; 상기 제 3반도체층 상에 존재하는 좁은 밴드 갭의 제 2반도체층; 및 상기 제 2반도체층 상에 존재하는 넓은 밴드 갭의 제 1반도체층으로 구성됨이 바람직하다.In addition, the second barrier layer of the present invention, the third semiconductor layer having a wide band gap; A second semiconductor layer having a narrow band gap present on the third semiconductor layer; And a wide band gap first semiconductor layer present on the second semiconductor layer.
또한, 본 발명의 상기 제 2반도체층의 두께는 10~50Å임이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the thickness of the said 2nd semiconductor layer of this invention is 10-50 GPa.
또한, 본 발명의 상기 제 1반도체층과 제 3반도체층은 AlXGaAs이고, 상기 x 는 0.2이상 1이하임이 바람직하다.The first semiconductor layer and the third semiconductor layer of the present invention are Al X GaAs, and x is preferably 0.2 or more and 1 or less.
또한, 본 발명의 상기 제 1반도체층과 제 3반도체층은 In1 - XAlXAs이고, 상기 x는 0.2이상 1.0미만임이 바람직하다.In addition, the first semiconductor layer and the third semiconductor layer of the present invention is In 1 - X Al X As, wherein x is preferably 0.2 or more and less than 1.0.
또한, 본 발명의 상기 제 1반도체층과 제 3반도체층은 AlXGaN이고, 상기 x는 0.1이상 1.0이하임이 바람직하다.In addition, the first semiconductor layer and the third semiconductor layer of the present invention is Al X GaN, wherein x is preferably 0.1 or more and 1.0 or less.
또한, 본 발명의 상기 제 2반도체층은 InXGaAs이고, 상기 x는 0.0초과 1.0이하임이 바람직하다.In addition, the second semiconductor layer of the present invention is In X GaAs, x is preferably more than 0.0 and less than 1.0.
또한, 본 발명의 상기 제 2반도체층은 GaN임이 바람직하다.In addition, the second semiconductor layer of the present invention is preferably GaN.
따라서, 본 발명의 포텐셜 웰 베리어 트랜지스터는 넓은 밴드 갭과 좁은 밴드 갭이 형성하는 포텐셜 웰을 갖는 장벽층을 이용함으로써 게이트 쇼트키 턴온 전압을 증가시켜, 게이트에 큰 전압을 인가할 수 있어 드레인 전류가 증가되는 장점이 있고, 얇은 장벽층을 제공하고, 공정단계를 줄이며, 비용을 감소하는 현저하고도 유리한 효과가 있다.Accordingly, the potential well barrier transistor of the present invention can increase the gate schottky turn-on voltage by applying a barrier layer having a potential well formed by a wide band gap and a narrow band gap, thereby applying a large voltage to the gate, thereby increasing the drain current. There is an increased advantage and there is a significant and advantageous effect of providing a thin barrier layer, reducing the process steps and reducing the cost.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법 으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best describe their invention. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 따른 고전자 이동도 소자의 레이어 구조이다.4 is a layer structure of a high electron mobility device according to the present invention.
도 4를 참조하면, 기판 및 버퍼층(600) 위에 Al0 .22Ga0 .78As 제 1장벽층(700), 높은 전자이동도를 갖는 In0 .22Ga0 .78As 채널층(800), 포텐셜 웰을 갖는 제 2장벽층(900) 및 GaAs n+ 캡층(1000)으로 구성되어 있다.Referring to Figure 4, Al 0 .22 on a substrate and a buffer layer (600) 0 .78 Ga As first barrier layer (700), In 0 0 .22 Ga .78 As
기판 및 버퍼층(600)상 위에 Al0 .22Ga0 .78As 제 1장벽층(700), 높은 전자이동도를 갖는 In0 .22Ga0 .78As 채널층(800) 및 GaAs n+ 캡층(1000)은 도 1의 고전자 이동도 소자와 동일하다.Al 0 .22 on a substrate and a buffer layer (600) 0 .78 Ga As first barrier layer (700), In 0 0 .22 Ga .78 As
포텐셜 웰을 갖는 제 2장벽층(900)은 넓은 밴드 갭을 가진 물질 또는 전도대가 높은 물질로 이루어진 제 1반도체층(910), 좁은 밴드 갭을 가진 물질 또는 전도대가 낮은 물질로 이루어진 제 2반도체층(920) 및 넓은 밴드 갭을 가진 물질 또는 전도대가 높은 물질로 이루어진 제 3반도체층(930)으로 구성된다(도 5참조).The
제 2장벽층(900)은 초격자 구조와 다르게 한 층의 좁은 밴드 갭을 가진 물질로 이루어진 제 2반도체층(920)을 사용한다. 제 2반도체층(920)의 위아래에는 넓은 밴드 갭을 가진 물질로 이루어진 제 1반도체층(910) 및 제 3반도체층(930)이 있어 제 2반도체층(920)은 포텐셜 웰이 된다.Unlike the superlattice structure, the
제 2반도체층(920)의 두께는 10Å이하인 경우는 균등성(uniformity)이 보장되지 않고, 50Å이상 경우에는 제 2반도체층(920)이 장벽의 역할보다는 전자의 채널 역할을 하기 때문에 제 2반도체층(920)의 두께는 10~50Å으로 하는 것이 바람직하다. If the thickness of the
제 1반도체층(910)과 제 3반도체층(930)은 Al0 .45GaAs, Al0 .22GaAs로 구성되며 제 1반도체층(910)과 제 3반도체층(930) 사이에 위치하는 제 2반도체층(920)은 In0.22GaAs로 구성된다. The first is located between the
도 4의 기판 및 버퍼층(600), 제 1장벽층(700), 채널층(800), 제 2장벽층(900) 및 캡층(1000)을 구성하는 물질은 일실시예로, AlGaAs, InGaAs, GaAs, InP, GaN, AlGaAs 등의 다양한 물질로 대체가 가능하며, 물질의 조성(mole fraction) 역시 변화가 가능하다. The material constituting the substrate and the
특히, 제 1반도체층(910)과 제 3반도체층(930)을 구성하는 물질은 AlXGaAs, In1-XAlXAs, AlXGaN 등으로 제 2반도체층(920)보다 넓은 밴드 갭을 가진 물질로 대체 가 가능하며, 상기 AlXGaAs, In1 - XAlXAs인 경우, x는 0.2이상 1.0미만이다.In particular, the materials constituting the
또한, 제 2반도체층(920)을 구성하는 물질은 InxGaAs, GaN 등으로 제 1 반도체층(910) 및 제 3반도체층(930)보다 좁은 밴드 갭을 가진 물질로 대체가 가능하며, 상기 InxGaAs인 경우 x는 0.0초과 1.0이상이다.In addition, the material constituting the
도 2와 도 4를 비교하면, 도 2의 제 1반도체층(411)과 도 4의 제 1반도체층(910)은 아래에 위치한 물질이 다르다. 즉, 도 2에서는 제 1반도체층(411) 아래에 Al0 .22GaAs가 있는 반면에, 도 4에서는 제 1반도체층(910) 아래에 좁은 밴드 갭을 가진 물질인 In0 .22GaAs가 있다.2 and 4, the
이러한 도 4의 구조는 도 2의 구조보다 더 큰 게이트 쇼트키 턴온 전압(VG,ON)을 갖는데 그 첫 번째 이유는 좁은 밴드 갭을 가진 물질(In0 .22GaAs)로 이루어진 제 2반도체층(920) 위에 위치하는 넓은 밴드 갭을 가진 물질(Al0 .45GaAs)로 이루어진 제 1반도체층(910)의 전도대(Ec)가 상승하기 때문이다.This Figure 4 is a structure gatneunde greater Schottky gate turn-on voltage (V G, ON) than the structure of the second reason is that the first material having a narrow bandgap second semiconductor layer made of the (In 0 .22 GaAs) 920 first because it increases the conduction band (E c) of the
넓은 밴드 갭을 가진 물질로 이루어진 제 1반도체층(910)과 좁은 밴드 갭을 가진 물질로 이루어진 제 2반도체층(920)이 접하고 있으면, 넓은 밴드 갭을 가진 물질로 이루어진 제 1반도체층(910)의 전자 중 일부는 좁은 밴드 갭을 가진 물질로 이루어진 제 2반도체층(920)으로 이동한다. 이는 좁은 밴드 갭을 가진 물질로 이루어진 제 2반도체층(920)의 전도대가 넓은 밴드 갭을 가진 물질로 이루어진 제 1반도체층(910)의 전도대보다 낮기 때문에 발생한다.When the
넓은 밴드 갭을 가진 물질로 이루어진 제 1반도체층(910)의 전자 중 일부는 좁은 밴드 갭을 가진 물질로 이루어진 제 2반도체층(920)으로 이동하면, 넓은 밴드 갭을 가진 물질로 이루어진 제 1반도체층(910)에 공핍(depletion)이 일어나 넓은 밴드 갭을 가진 물질로 이루어진 제 1반도체층(910)의 전자 농도가 낮아지고 전자가 공핍된 만큼 전도대는 상승한다.When some of the electrons of the
전도대가 상승하면 전자의 열이온 방출(thermionic emission)을 방해하고, 쇼트키 전류가 감소한다.Elevated conduction bands interfere with thermionic emission of electrons and reduce Schottky currents.
도 6은 VGS=1.1V에서 게이트 아래의 전도대 다이어그램이다.6 is a conduction band diagram below the gate at V GS = 1.1V.
도 6을 참조하면, VGS=1.1V는 도 2의 고전자 이동도 소자의 게이트 쇼트키 턴온 전압(VG , ON)이며, 도 4의 본 발명에 따른 고전자 이동도 소자의 레이어 구조는 도 2의 고전자 이동도 소자의 제 2실시예의 구조에 비해 넓은 밴드 갭을 가진 물질(Al0 .45GaAs)로 이루어진 제 1반도체층(910)의 전도대가 0.04eV 상승하였다. 즉, 도 4의 본 발명에 따른 고전자 이동도 소자의 레이어 구조가 도 2의 고전자 이동도 소자의 구조에 비해 같은 게이트 바이어스에서 게이트 전류가 적게 흐를 것으로 예상할 수 있다.Referring to FIG. 6, V GS = 1.1V is a gate Schottky turn-on voltage (V G , ON ) of the high electron mobility device of FIG. 2, and the layer structure of the high electron mobility device according to the present invention of FIG. FIG high electron mobility of the second degree of the conduction band of the
도 4의 본 발명에 따른 고전자 이동도 소자의 레이어 구조는 채널층(800)에서 게이트로 이동하는 전자의 일부가 좁은 밴드 갭을 가진 물질(In0 .22GaAs)로 이루어진 제 2반도체층(920)으로 이동한다. 그리고 제 2반도체층(920)의 전자는 좁은 밴드 갭을 가진 물질로 이루어진 제 2반도체층(920)과 넓은 밴드 갭을 가진 물질로 이루어진 제 1반도체층(910) 사이의 큰 전도대 불연속면(conduction band discontinuity)를 넘어야 게이트로 갈 수 있다. A second semiconductor layer made of a high-electron mobility according to the present invention of FIG. 4 layer structure of the device is the
반면, 좁은 밴드 갭을 가진 물질로 구성된 제 2반도체층(920)을 사용하지 않는 도 2의 고전자 이동도 소자의 경우 넓은 밴드 갭을 가진 물질(Al0 .45GaAs)로 이루어진 제 1반도체층(411)과 Al0 .22GaAs층(412) 사이의 전도대 불연속면만 넘으면 되므로 본 발명에 따른 고전자 이동도 소자에 더 작은 게이트 전류가 흐르게 된다.On the other hand, consisting of a material having a narrow bandgap second case of the device is also high electron mobility of the second does not use the
도 7은 본 발명에 따른 0.15 마이크론 게이트를 갖는 고전자 이동도 소자의 게이트 쇼트키 전류 그래프이다.7 is a gate Schottky current graph of a high electron mobility device having a 0.15 micron gate according to the present invention.
도 7을 참조하면, 게이트 쇼트키 턴온 전압(VG , ON)이 1g=1㎃/㎜의 게이트 전류가 흐르는 게이트 바이어스로 정의될 때, 도 2의 구조의 경우는 VG , ON=1.1인데 비해, 도 4의 구조의 경우는 VG , ON=1.4V로 게이트 쇼트키 턴온 전압(VG , ON)이 증가된 것을 볼 수 있다. 즉, 도 4의 본 발명에 따른 고전자 이동도 소자의 레이어 구조는 게이트 전류가 감소하고, 게이트 쇼트키 턴온 전압(VG , ON)이 증가하므로 더 많은 드레인 전류를 흘릴 수 있다. Referring to FIG. 7, when the gate schottky turn-on voltage V G and ON is defined as a gate bias through which a gate current of 1 g = 1 mA / mm flows, V G and ON = 1.1 in the structure of FIG. 2. In contrast, in the case of the structure of FIG. 4, it can be seen that the gate Schottky turn-on voltage (V G , ON ) is increased to V G and ON = 1.4 V. That is, in the layer structure of the high electron mobility device of FIG. 4, the gate current decreases and the gate schottky turn-on voltage V G and ON increase, so that more drain current can flow.
또한, 종래의 고전자 이동도 소자의 경우 게이트 쇼트키 턴온 전압(VG , ON)이 증가되면 저항 접촉의 성능저하가 일어나는데 반해, 본 발명의 경우 좁은 밴드 갭을 가진 물질로 이루어진 제 2반도체층(920)을 추가함으로써 게이트 쇼트키 턴온 전압(VG , ON)이 증가되면서도 저항 접촉의 저항의 열화가 발생하지 않는다.Further, in the case of the conventional high electron mobility device, when the gate schottky turn-on voltage (V G , ON ) is increased, the performance of the resistance contact occurs, whereas in the present invention, the second semiconductor layer is made of a material having a narrow band gap. The addition of 920 increases the gate Schottky turn-on voltage (V G , ON ) but does not cause deterioration of the resistance of the resistance contact.
상기 제 1반도체층(910), 제 2반도층(920) 및 제 3반도체층(930)은 고전자 이동도 소자뿐만 아니라 이종접합층구조를 가지는 금속 반도체 전계 효과 소자 및 이종접합 쇼트키 다이오드(heterojunction schottky diode)에도 사용할 수 있으며, 저항 접촉의 저항의 열화 없이 게이트 쇼트키 턴온 전압(VG , ON)을 증가시킬 수 있다.The
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although the present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.
도 1은 종래 기술에 따른 GaAs계열의 고전자 이동도 소자의 제 1실시예,1 is a first embodiment of a GaAs-based high electron mobility device according to the prior art,
도 2는 종래 기술에 따른 고전자 이동도 소자의 제 2실시예,Figure 2 is a second embodiment of a high electron mobility device according to the prior art,
도 3은 종래 기술에 따른 고전자 이동도 소자의 제 3실시예,3 is a third embodiment of a high electron mobility device according to the prior art,
도 4는 본 발명에 따른 고전자 이동도 소자의 레이어 구조,4 is a layer structure of a high electron mobility device according to the present invention,
도 5는 본 발명에 따른 제 2장벽층 구조,5 is a second barrier layer structure according to the present invention,
도 6은 VGS=1V에서 게이트 아래의 전도대 다이어그램,6 is a conduction band diagram under the gate at V GS = 1 V,
도 7은 본 발명에 따른 0.15 마이크론 게이트를 갖는 고전자 이동도 소자의 게이트 쇼트키 전류 그래프이다.7 is a gate Schottky current graph of a high electron mobility device having a 0.15 micron gate according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100, 600 : 기판 및 버퍼층 200, 700 : 제 1장벽층100, 600: substrate and
300, 800 : 채널층 400, 410, 420, 900 : 제 2장벽층300, 800:
500, 1000 : 캡층 411, 421, 910 : 제 1반도체층500, 1000:
422, 920 : 제 2반도체층 930 : 제 3반도체층422, 920: second semiconductor layer 930: third semiconductor layer
Claims (8)
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