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JPS61139071A - Field-effect transistor - Google Patents

Field-effect transistor

Info

Publication number
JPS61139071A
JPS61139071A JP27750585A JP27750585A JPS61139071A JP S61139071 A JPS61139071 A JP S61139071A JP 27750585 A JP27750585 A JP 27750585A JP 27750585 A JP27750585 A JP 27750585A JP S61139071 A JPS61139071 A JP S61139071A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
gate
band
source
drain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP27750585A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jiee Mooru Nikorasu
ニコラス・ジエー・モール
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hewlett Packard Japan Inc
Original Assignee
Yokogawa Hewlett Packard Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Hewlett Packard Ltd filed Critical Yokogawa Hewlett Packard Ltd
Publication of JPS61139071A publication Critical patent/JPS61139071A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
    • H01L29/812Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with a Schottky gate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce gate leakage currents without sacrificing conductivity between a source and a drain by constituting the title transistor by a second layer consisting of a semiconductor substance forming a well for potential to a junction section with a first layer and the source and the drain brought into contact with and shaped to the first layer. CONSTITUTION:A Schottky-diode is formed on a boundary section C between a gate 17 and a layer 14. The thickness T6 of a source and a drain extends over a range of 1,000-4,000Angstrom , and the thickness T5 of a protective layer 15 extends over a range of 100-700Angstrom . A distance W1 between the source and the drain extends over a range of 2-10mu, and the width W2 of the gate extends over a range of 0.25-2mu. The band 14 has thickness T4 of 100-400Angstrom , and a band 13 has thickness T3 of 50-200Angstrom . Since the band 14 not doped is made to be contained in a FET along the doped band 13, the threshold voltage of the FET and an electric field on the boundary section C between the gate 17 and the band 14 can be controlled independently. Accordingly, leakage currents in the gate can be reduced to a permissible level while maintaining threshold voltage V at a predetermined value.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野J 本発明は電界効果トランジスタ(FET)に関し、特に
変調ドーピング・ヘテロ構造FETに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to field effect transistors (FETs), and more particularly to modulated doping heterostructure FETs.

〔従来技術及びその問題点〕[Prior art and its problems]

以下変調ドーピング・ヘテロ構造FETをNo DF 
ETという.従来のガリウム・ヒソ(GaAs)MOD
F訂については、例えば、ジャーナル・アプライド・フ
イジクス、1980年5月、第19@、1225〜12
27ページや、[EEEのEDL 、 1981年1月
、14〜15ページに述べられているが、f2a As
の第1層が半艶aQILAs基板上に成長される.^l
,,3 G II,、7 A s C以下!nにAI−
^3という)のg42層が第1層上に形成され、これら
2gの層間にヘテロ接合部が形成される。
The following modulation doping heterostructure FET is No DF
It's called ET. Conventional gallium hiso(GaAs) MOD
Regarding F revision, for example, Journal Applied Physics, May 1980, No. 19@, 1225-12
As stated on page 27 and [EEE's EDL, January 1981, pages 14-15, f2a As
The first layer of is grown on a semi-gloss aQILAs substrate. ^l
,,3 G II,,7 A s C and below! AI- to n
A G42 layer (referred to as ^3) is formed on the first layer, and a heterojunction is formed between these 2G layers.

AIGaAs層は偽^slllと同條な格子構造を持つ
が、より広いバンドギャップを持つので、その結果その
へテロ接合部において約0.3Vの電位Illl壁が発
生する.ソースとドレイン接点は第11を通って第2層
に延び、そしてゲートはソース・ドレイン間の第2#の
上面に形Itされる.AI−h層はシリコンドープされ
、そしてシリコンは格子中のGaN子と優先的にflき
換わる.Gaに対するSiの余分な原子価電子のために
、Siはドナとして働<。
The AIGaAs layer has a lattice structure similar to pseudo^slll, but with a wider bandgap, resulting in a potential Illll wall of about 0.3 V at its heterojunction. The source and drain contacts extend through the 11th layer to the second layer, and the gate is formed on the top surface of the 2nd layer between the source and drain. The AI-h layer is doped with silicon, and the silicon preferentially replaces the GaN atoms in the lattice. Due to the extra valence electrons of Si relative to Ga, Si acts as a donor.

そのドナSiff子によって供給された電子はへテロ接
合部における電位障壁によって一h中に保持される.ゲ
ートとAIGa^3III間のH4I!電位はゲルトの
すぐ下に位置されたドナ電子の量を抑制し、それにより
ソース・ドレイン間のコンダクタンスを制御する。
The electrons supplied by the donor Siff child are retained for one hour by the potential barrier at the heterojunction. H4I between the gate and AIGa^3III! The potential suppresses the amount of donor electrons located just below the gel, thereby controlling the source-drain conductance.

FETのオン状態おけるソース・ドレイン間の抵抗を減
少するたに、^l GaAs NJをできるだけ濃くド
ープするのがよい.しかしながら、そのようなレベルに
ドーピングすると、望ましくない量のゲート漏洩(リー
ケイジ)が生じる。よってドーパントレベルはソース・
ドレイン間の導通性とゲート漏洩とを考慮して選択され
る。したがって、許容できるゲート漏洩電流を得ようと
すれば、オン状態におけるソース・ドレイン間導通性の
増大を犠牲にしてのみ達成できるものである。
In order to reduce the resistance between the source and drain in the ON state of the FET, it is best to dope GaAs NJ as heavily as possible. However, doping to such levels results in an undesirable amount of gate leakage. Therefore, the dopant level is
It is selected in consideration of conductivity between drains and gate leakage. Therefore, acceptable gate leakage current can only be achieved at the expense of increased source-drain conductivity in the on-state.

従来のMODF ETはまた51ドーパントによって作
られるトラップ準位によって生ずると考えられるいくつ
かの制限を持つ。これらNo DF ETはゲート電圧
の関数としての相互コンダクタンスを持ち、これは入射
光レベルにgH6である。これら11100F ETは
またトラップ準位に関係すると思われる低周波ロール・
オフ(rolloff)利得を持つ、したがってトラッ
プ準位の影響を除去すること、ゲート11i12!ll
電流を小さくするためにFETの伝導性を犠牲にしない
ことが必要である。
Conventional MODFETs also have some limitations that are believed to be caused by the trap levels created by the 51 dopant. These No DF ETs have a transconductance as a function of gate voltage, which is gH6 at the incident light level. These 11100F ETs also have a low frequency roll that seems to be related to the trap level.
Gates 11i12! with rolloff gain, thus eliminating the effects of trap levels! ll
It is necessary not to sacrifice the conductivity of the FET to reduce the current.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上述各種欠点を除去し、ドレイン・ソース間の
伝導性を犠牲にすることなく、ゲート漏洩Ti流を小さ
くし、また低周波ロール・オフ利得を改善することであ
る。
The present invention eliminates the above-mentioned drawbacks, reduces gate leakage Ti current, and improves low frequency roll-off gain without sacrificing drain-source conductivity.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明によるNo OF ETは改良された特性を有す
る。
The No OFET according to the invention has improved properties.

この形ノMODEETを以下パルス(PIJLSE)ド
ープ園DFErという、第3図において、第1半導体物
質の第1層11は基板10上に形成され、そして第2半
導体物質の第2層シー14は第1層上に形成される。
This type of MODEET is hereinafter referred to as pulsed (PIJLSE) doped garden DFEr, and in FIG. Formed on one layer.

そして周囲環境への露出による第2暦12−14の劣化
を防ぐために保!i層すが形成されてもよい、そして第
2Ai212−14を介して第1111に延びるソース
およびドレイン接点18.19が形成される。第2#1
2−14上に金属ゲート17が形成される。第2半導体
物質は第1半導体物質と同様な格子構造を持つが、しか
し第1半導体物質よりも価電子帯と伝導帯間でより大き
なバンドギャップを有する。バンドギャップのこの差に
より第1、第2半導体層間のへテロ接合に電位障壁が生
ずる。この差はまたその電位障壁から第1半導体層に短
距離だけ延びる電位の井戸を発生する。
And to prevent deterioration of the second calendar 12-14 due to exposure to the surrounding environment! An i-layer may be formed and source and drain contacts 18.19 extending through the second Ai 212-14 to the 1111th layer are formed. 2nd #1
A metal gate 17 is formed on 2-14. The second semiconductor material has a similar lattice structure as the first semiconductor material, but has a larger bandgap between the valence band and the conduction band than the first semiconductor material. This difference in bandgap creates a potential barrier at the heterojunction between the first and second semiconductor layers. This difference also creates a potential well that extends a short distance from the potential barrier into the first semiconductor layer.

〔発明の実J[) 143図は本発明による電界効果トランジスタの断面図
であり、第1図と第2図はその製造工程を示す。PIJ
11〜15は約620’Cの温度、0.9ミクロン/時
の成長速度によって、分子線エピタキシャルによって半
絶縁軸M基板10上に成長される0層11はCaAs、
層12−14はA I 6.3 G aa、7人S(以
下孕にAlムAgという)、モして層15は周囲から層
12−14を保護する偽A3の保M層である。1JJ1
2−14のバンド13はシリコンドープされる。しかし
バンド12と14はドープされない0分子線エピタキシ
ャル・プロセスにおいては、デポジットされるエレメン
トは別々に蒸気化されるので、どのエレメントが蒸気化
されるかを制御することによって、デポジットされる層
の組成を変えることが容易である。したがって、層11
−15は単一のステップで形成される。即ち、所定の時
刻にどのエレメントを蒸気化するかを制御することによ
って種々のサブ層が形成される。
[Acts of the Invention J] Figure 143 is a sectional view of a field effect transistor according to the present invention, and Figures 1 and 2 show the manufacturing process thereof. P.I.J.
11 to 15 are CaAs grown on the semi-insulating axis M substrate 10 by molecular beam epitaxy at a temperature of about 620'C and a growth rate of 0.9 microns/hour;
Layers 12-14 have AI 6.3 Gaa, 7 S (hereinafter referred to as Alm Ag), and layer 15 is a protective layer of false A3 that protects layers 12-14 from the surroundings. 1JJ1
Band 13 of 2-14 is doped with silicon. However, since bands 12 and 14 are undoped in the zero molecular beam epitaxial process, the deposited elements are vaporized separately, so controlling which elements are vaporized can control the composition of the deposited layer. It is easy to change. Therefore, layer 11
-15 is formed in a single step. That is, various sublayers are formed by controlling which elements are vaporized at a given time.

有機全屈蒸気相エピタキシャル(OMVPE)、化学蒸
着のような他の方法が用いられてもよい。
Other methods such as organic total vapor phase epitaxial (OMVPE), chemical vapor deposition may be used.

OMVPEは、テルルがシリコンの代わりにドーパント
として使用されるときに有益である。何故ならば、テル
ルは有機金属混合物として供給できるからである。スズ
がドーパントとして使用されてもよい、しかしスズはシ
リコンよりも濃度レベルにおいて階段的な変化を呈する
。同様にNOOF ETを作るためにドーパントとして
ベリリウムが使用されてもよい、しかしキャリアは伝導
電子ではなく主としてホールである。
OMVPE is beneficial when tellurium is used as a dopant instead of silicon. This is because tellurium can be supplied as an organometallic mixture. Tin may be used as a dopant, but tin exhibits a step change in concentration level than silicon. Similarly, beryllium may be used as a dopant to make NOOFETs, but the carriers are primarily holes rather than conduction electrons.

ff12−14に対してAIcaA*が選択される。何
故ならば、層11と同様な格子構造を持ち、そしてGa
^3層11主11より高い伝導帯エネルギを有するから
である。これにより層11と層12−14間の境界mA
に電位障壁が発生し、そして境界部Aから層11中に1
0QAa度の距離で延びる領域中に位置するフェルミレ
ベル近傍中に電位の井戸を生ゼしぬる。シリコンドーパ
ント原子は、Ga原子と同−形の格子位δに位置するI
IS+原子はGa原子よりも111m多い価電子帯電子
を有するので、St原子は電子ドナとして働く。ドナと
なった電子は境界部Aに近接した電位の井戸中に集まる
。この電位の井戸の領域はFETのチャネルとして働く
、ベリリウムのようなアクセブタド−パントを使用した
MODF ETにおいては、層12−14に対する物質
は、層11の層よりも低い価電子帯エネルギを持つよう
に選択されねばならない。
AIcaA* is selected for ff12-14. This is because it has a lattice structure similar to layer 11, and Ga
This is because the third layer 11 has a higher conduction band energy than the main layer 11. This results in a boundary mA between layer 11 and layers 12-14.
A potential barrier is generated in the layer 11 from the boundary A.
It creates a potential well in the vicinity of the Fermi level located in a region extending a distance of 0 QAa degrees. The silicon dopant atom is located at the same lattice position δ as the Ga atom.
Since the IS+ atom has 111 m more valence band electrons than the Ga atom, the St atom acts as an electron donor. The donor electrons gather in a potential well near the boundary A. This potential well region serves as the FET channel. In a MODFET using an acceptor dopant such as beryllium, the material for layers 12-14 will have a lower valence band energy than the layers 11. must be selected.

層11の厚さ1は0.25〜2ミクロンの範囲である。The thickness 1 of layer 11 ranges from 0.25 to 2 microns.

シリコン原子は不規則に位置した個別の点に位置される
ので、そのシリコンドナ原子によって発生された電界は
、ペテロ接合部の平面中において不規則に変化する成分
を持つ、この不規則な空間的成分はシリコンドナ原子か
ら離れるにつれ急激に減少する。それ故に、この不規則
に変化する成分に基づくチャネル中の拡散を防ぐために
、ドープされないバンド11は周期的な成分を境界mA
において無視できるようにするように充分に厚い。層1
2の厚さT2はθ〜200AのIII囲であり、好適に
は100^である。T、〜T、の厚さは第3図に関連し
て後述する。
Because the silicon atoms are located at irregularly located discrete points, the electric field generated by the silicon donor atoms is affected by this irregular spatial distribution, with a component that varies randomly in the plane of the Peter junction. The component decreases rapidly as it moves away from the silicon donor atom. Therefore, to prevent diffusion in the channel due to this randomly varying component, the undoped band 11 bounds the periodic component mA
thick enough to make it negligible. layer 1
The thickness T2 of 2 is in the III range of θ to 200A, preferably 100^. The thickness of T, ~T, is discussed below in connection with FIG.

第1図に示す台(隙起佃〕は従来のエツチング技術を用
いて層11−14をエツチングして作られる。そして次
に領域R上に孔を形成するために、ホトレジスト層が蒸
着され、パターン化され、そして現像される。そして金
/ゲルマニウム金届層が形成される。そしてホトレスト
層が除去され、またホトレジスト層上に位置された金m
TQの部分は除去される。これにより第2図のA u 
/ G e 74域110.111が形成される。モし
てウェハは約10秒間430°Cに上昇され、領域18
.19を層11〜15に合金化する。この上昇した塩度
期間中において、領域110.111は溶け、そして点
&1112.113によって境界が定まる領域Rにおい
て、層11−15中に拡散する。これによりK3図に示
すソース接点18、ドレイン接点19が形成される。こ
れらソース、ドレイン接点は、第3図に示すように暦1
1中に物理的に延びる必要はない、必要なことは、ソー
ス、ドレイン接点が電位の井戸が形成されるR11の領
域と電気的接触にあることである。を位の井戸が位置さ
れる領域はソースとドレイン接点間のチャネルとして働
く、この電気的接触によって、ソース接点とチャネル間
、チャネルとドレイン接点間に電流が流れ得ることが意
味される。
The pedestal shown in Figure 1 is created by etching layers 11-14 using conventional etching techniques. A layer of photoresist is then deposited to form holes over region R. patterned and developed to form a gold/germanium gold layer.The photoresist layer is then removed and the gold layer placed on the photoresist layer is patterned and developed.
The TQ portion is removed. As a result, A u in Fig. 2
/ G e 74 region 110.111 is formed. The wafer was then heated to 430°C for about 10 seconds, and the area 18
.. 19 is alloyed into layers 11-15. During this period of increased salinity, region 110.111 melts and diffuses into layer 11-15 in region R bounded by points &1112.113. As a result, a source contact 18 and a drain contact 19 shown in Figure K3 are formed. These source and drain contacts are connected to the calendar 1 as shown in Figure 3.
1, all that is required is that the source-drain contacts be in electrical contact with the region of R11 where the potential well is formed. The region in which the well is located acts as a channel between the source and drain contacts; this electrical contact means that current can flow between the source contact and the channel, and between the channel and the drain contact.

次にウェハはホトレジストでカバーされ、パターン化さ
れ、現像され、そしてエツチングされ、ゲート領域が位
置されるノツチ16が形成される。
The wafer is then covered with photoresist, patterned, developed and etched to form notches 16 in which the gate regions will be located.

このノツチは保JPJ:115を介してバンド14中に
短距翔だけ延びる。ノツチの下に残っているバンド14
の厚さは1で示される。このノツチは第3図の面に垂直
な方同に、全FETを横切って延びている。チタン層そ
して金層が形成される。そしてホトレジストが除去され
ホトレジストの上面にあるチタンと金層の部分を除去す
る。これにより、ゲート17は領域?において、接点パ
ッド中に拡がっている。第3図が示すように、ゲート1
7ばソースとドレイン接点間に位置され、ソース・ドレ
イン接点間のチャネル中の電流の流れを制限する。
This notch extends a short distance into the band 14 via the JPJ:115. Band 14 remaining below the notch
The thickness of is indicated by 1. This notch extends across the entire FET, as well as perpendicular to the plane of FIG. A titanium layer and a gold layer are formed. The photoresist is then removed to remove the titanium and gold layer on top of the photoresist. This makes gate 17 a region? , it extends into the contact pad. As shown in Figure 3, gate 1
7 is located between the source and drain contacts to limit the flow of current in the channel between the source and drain contacts.

fA3図(7)MOOFITニオイテ、ゲートエフはW
Il+と物理的に接触し、ゲート17と層14との境界
部Cにおいて、ショットキ・ダイオードが形成される。
fA3 diagram (7) MOOFIT Nioite, Gate F is W
In physical contact with Il+, at the interface C between gate 17 and layer 14, a Schottky diode is formed.

ti界部Cのような境界部において高濃度状態を有する
^I Ca Asのような物質においては、ゲート上の
電圧変化が境界部Aに接近して形成されたチャネルに向
って下方向に拡がる電界変化を発生するように、ゲート
からK114へのショットキ・ダイオード形接合部が必
要である。もしこのことが起らないと、ゲート電圧の変
化はソース接点18とドレイン接点19との間の導電性
に影響を及ぼさないであろう、高濃度の表面準位が存在
しない形の物質に対しては、ゲート17と暦14との間
に絶Jll!IIが含まれてよい、ソースとドレインの
厚さ−は1000〜40001の範囲にあり、保護層1
5の厚さT、は10(1〜yooλの[囲である。ソー
スとドレインとの距#W、は2〜10ミクロンのjtl
Mにあり、ゲートの幅W□は0125〜2ミクロンのI
i囲にある。バンド14は100〜400λの厚さハを
持ち、バンドエ3は50〜2゜GAの厚さ−を持つ、ド
ープされていないバンド14はドープされたバンド13
に沿ってFET中に含まれるので、FETのしきい鐘電
圧と、ゲート17とバンド14間の境界WICの電界は
独立して制御され得る。これにより、しきい値電圧Vを
所定値に維持しながら、ゲートにおける1islt流を
許容しうるレベルに減少できる。
In a material such as CaAs that has a high concentration state at an interface such as Ti interface C, the voltage change on the gate spreads downward toward the channel formed close to interface A. A Schottky diode type junction from the gate to K114 is required to generate the electric field change. If this did not occur, changes in the gate voltage would not affect the conductivity between the source contact 18 and the drain contact 19, for a form of material in which there is no high concentration of surface states. There is no gap between Gate 17 and Calendar 14! The thickness of the source and drain in which II may be included is in the range of 1000 to 40001, and the thickness of the protective layer 1
The thickness T of 5 is in the range of 10 (1 to yooλ). The distance between the source and drain #W is 2 to 10 microns jtl
M, and the gate width W□ is 0125 to 2 microns I
It is in the i circle. The band 14 has a thickness of 100-400 λ, the band 3 has a thickness of 50-2° GA, the undoped band 14 is similar to the doped band 13.
, so that the threshold voltage of the FET and the electric field at the boundary WIC between gate 17 and band 14 can be independently controlled. This allows the 1islt current at the gate to be reduced to an acceptable level while maintaining the threshold voltage V at a predetermined value.

以下に本発明を従来例と対比させてさらに詳細に説明す
る。従来のGaA3  +10 DF ETにおいて、
層12−14のバンド13.14は電子ドナとして機能
するSi原子でドープされる。ドナとなった電子は第1
.142層間のへテロ接合部における電位の井戸中に位
置される。第4図は第3図の点&i4に沿った距離の関
数として伝導帯の底部のエネルギが示されている。ヘテ
ロ接合WBAはMllとバンド12間に位置され、接合
部Bはバンド13.14間に位置され、接合部Cはバン
ド14とゲート17間に位置される。フェルミレベルは
点線EPで表わされ、点A、Cにおける電位障壁の高さ
はEA、Edによって表わされる。チャージされたSi
ドナ原子の準位は正にチャージされた円43で示される
。ドナとなった電子は、IOA以下の距離で層1】中に
延びた電位の井戸44中に存在する。
The present invention will be explained in more detail below in comparison with a conventional example. In the conventional GaA3 +10 DFET,
Bands 13.14 of layers 12-14 are doped with Si atoms, which act as electron donors. The donor electron is the first
.. 142 is located in the potential well at the heterojunction between the layers. FIG. 4 shows the energy at the bottom of the conduction band as a function of distance along point &i4 of FIG. Heterojunction WBA is located between Mll and band 12, junction B is located between bands 13.14, and junction C is located between band 14 and gate 17. The Fermi level is represented by a dotted line EP, and the heights of potential barriers at points A and C are represented by EA and Ed. Charged Si
The level of the donor atom is indicated by a positively charged circle 43. The donor electrons reside in a potential well 44 extending into layer 1 at a distance less than IOA.

バンド12はドープされておらず、そして第4図におい
て無視しろるほと充分に薄い、スペーサバンド12は充
分に厚く、ドナS1M子からの不規則な電界成分は境界
Mkにおいてほぼ零に減少し、これら正にチャージされ
た原子からの電界は電位の井戸44の領域において一様
である。これにより不規則な電界成分による望ましくな
い拡散状層が除去される 従来のFIG DF ETにおけるドーパント濃度は、
電荷と電界との間のポアソン関係によって、バンド13
.14を介してほぼ一定であるので、点A、 0間の領
域において曲&I41はほぼ放物線を呈する。
Band 12 is undoped and thin enough to be ignored in FIG. 4; spacer band 12 is thick enough that the irregular electric field component from the donor S1M element decreases to nearly zero at the boundary Mk. , the electric field from these positively charged atoms is uniform in the region of potential well 44. The dopant concentration in a conventional FIG DF ET, which eliminates undesirable diffusion-like layers due to irregular electric field components, is
Due to the Poisson relationship between charge and electric field, band 13
.. 14, the curve &I41 has an almost parabolic shape in the region between points A and 0.

曲線41の導関数に比例する電界はバンド13.14を
積切って直線的に増大し、その電界はゲー1−17と層
12−14との間の境界部Cにおいて最大となる。この
障壁における大きな電界はその障壁の幅を減少せしめ、
トンネル現象を増加させる。大きな電界はまたこの障壁
の近くでの衝突電層を増加する。これら両方の影響によ
り、ゲート漏洩電流が増加する。またゲート17とバン
ド14間の境界部の強い電界は、しきい値電圧V丁が境
界部Aと0間の距jlTに強く依存するようになる。こ
の結果、プロセス、例えば層12−14の成長速度、ゲ
ート17を作るための保護層15を介してのエツチング
速度等の変化に基づくTの変化がVアに強く影響を及ぼ
すことになる。
The electric field proportional to the derivative of curve 41 increases linearly across bands 13.14, and the electric field is maximum at interface C between gates 1-17 and layers 12-14. A large electric field in this barrier causes the width of the barrier to decrease,
Increases tunneling phenomenon. A large electric field also increases the impingement layer near this barrier. Both of these effects increase gate leakage current. Further, the strong electric field at the boundary between the gate 17 and the band 14 causes the threshold voltage Vd to strongly depend on the distance jlT between the boundary A and 0. As a result, changes in T due to changes in the process, such as the growth rate of layers 12-14, the rate of etching through protective layer 15 to create gate 17, etc. will strongly affect Va.

本発明によれば、バンド14中にはSiドーパントが存
在しない、第5図に、第3図の点線4に治う距離の関数
としての伝導帯の底のエネルギが示されている。伝導帯
の底51のエネルギは境界部Aと8間の領域において放
物線である。その結果、電界(例えば、曲線51のスロ
ープ)は、バンド14とゲート17間の接合部Cにおい
て、第4図に示された従来のMODF ETに比べてよ
り低い。
According to the invention, there is no Si dopant in band 14. In FIG. 5, the energy at the bottom of the conduction band as a function of the distance subtended to the dotted line 4 in FIG. 3 is shown. The energy at the bottom 51 of the conduction band is parabolic in the region between boundaries A and 8. As a result, the electric field (eg, the slope of curve 51) is lower at junction C between band 14 and gate 17 compared to the conventional MODF ET shown in FIG.

これにより、漏洩電流と、プロセス変化に基づくしきい
値電圧変化は減少する。実際において、従来ノMODp
iニオ+tルv、 ハg、−EA −>Na−r%e。
This reduces leakage current and threshold voltage changes due to process changes. In fact, conventional MODp
iNio+truv, Hag, -EA->Na-r%e.

であり、−万′本発明によるパルスドープMODF E
Tにおいては、Ee  −E A −%/VI T) 
(2T−万)/ie。
- 10' pulse-doped MODF E according to the present invention
In T, Ee −E A −%/VI T)
(2T-10,000)/ie.

である、ここで、EAは境界部Aにおける電位障壁の高
さであり、Ecは境界MCにおける熱平衡m壁の高さで
あり、qは電荷量であり、NdはS1ドーパント原子の
濃度であり、T3 はバンド13の厚さであり、Tは境
界部Aと0間の距離であり、eつは1s電率である。
, where EA is the height of the potential barrier at boundary A, Ec is the height of the thermal equilibrium m wall at boundary MC, q is the amount of charge, and Nd is the concentration of S1 dopant atoms. , T3 is the thickness of the band 13, T is the distance between the boundary A and 0, and e is the 1s electric conductivity.

よって、dV、々Tは従来の1lIODF訂に対して、
2(vア−Ec +EA )/Tとなり、本発明のMO
DF ETに対しては、(V、−Ec+EA ) /T
となる。
Therefore, dV, T is for the conventional 1lIODF revision,
2(vA-Ec+EA)/T, and the MO of the present invention is
For DF ET, (V, -Ec+EA)/T
becomes.

したがって与えられたvT とTに対して、従来のMO
OF ETのしきい1a電圧は、厚さTに対して、本発
明のMOOF ETの2倍の感度を持つ、実際において
、本発明の+10 DF ETのバンド14中の電界は
減少されているので、与えられたvTに対して、Tは従
来のMOOF ETに対するものよりもいく分大きい、
よって、従来のNo DP ITにおいて、Tの変化に
対するV工の感度は本発明によるMOOFETに対する
よりも大きい。
Therefore, for given vT and T, the conventional MO
The threshold 1a voltage of the OFET is twice as sensitive to thickness T as the inventive MOOFET, in fact since the electric field in band 14 of the inventive +10 DFET is reduced. , for a given vT, T is somewhat larger than for a conventional MOOF ET,
Therefore, in the conventional No DP IT, the sensitivity of the V-factor to changes in T is greater than for the MOOFET according to the present invention.

本発明によるNo OF ETはまたより良い低周波利
得特性を有し、また従来のMODF ETよりも光感受
性が小さい、このことは、シリコンドーピングによって
、複数個のトラップ準位エネルギがフェルミレベルE、
と交差するのが防止されることによると考えられる。こ
のことは第4図と第5図とを比較することによって判か
る。第4図において、トラップ準位は、伝導帯の底の下
のトラップエネルギETである曲線45に沿って存在す
る0曲線45はフェルミレベルE、と交差するので、フ
ェルミレベルの上にあるこれらトラップ準位46はイオ
ン化される。そしてフェルミレベルの下にあるこれらト
ラップ準位47はチャージされない。ゲート’+H圧が
変化するとき、いくつかのトラップ準位はフェルミレベ
ルを積切って移動され、そしてゲート電圧の変化の極性
に依存して荷電され、または中性となる。このことは電
位の井戸44中の電荷量を変化させ、それにより、トラ
ンジスタの相互コンダクタンスg、を変化させ、トラン
ジスタの低周波のロールオフを発生させる。
The No OF ET according to the present invention also has better low-frequency gain characteristics and is less photosensitive than the conventional MODF ET, which means that due to silicon doping, the energy of several trap levels is lowered to the Fermi level E,
This is thought to be due to the fact that it is prevented from intersecting with This can be seen by comparing FIGS. 4 and 5. In FIG. 4, the trap levels exist along the curve 45, which is the trap energy ET below the bottom of the conduction band. Since the zero curve 45 intersects the Fermi level E, these trap levels above the Fermi level Level 46 is ionized. These trap levels 47 below the Fermi level are not charged. When the gate'+H pressure changes, some trap levels are moved across the Fermi level and become charged or neutral depending on the polarity of the gate voltage change. This changes the amount of charge in the potential well 44, thereby changing the transistor's transconductance, g, and causing a low frequency roll-off of the transistor.

第5図において、本発明のlll0DFETにおいては
、シリコンドーピングが存在しないので、トラップ準位
エネルギの曲線56はフェルミレベルEFと交差しない
、したがって、従来の11)DFETに見られるg、に
対する影響は本発明のll0DFETにおいては表われ
ない0本発明のNODF ETを実験することによって
上記のことを確かめることができた。加えて、種々の光
照射条件の下における相互コンダクタンス対ゲート電圧
特性は、本発明のMODFETは従来のMODF ET
よりも光感受性が小さいことが判った。トラップ準位は
特に光感受性を発生するので、本発明によるII)DF
ETにおける光感受性は減少される。
In FIG. 5, in the Ill0DFET of the present invention, since there is no silicon doping, the trap level energy curve 56 does not intersect the Fermi level EF, so the influence on g seen in the conventional 11) DFET is real. The above was confirmed by experimenting with the NODFET of the present invention, which does not appear in the NODFET of the present invention. In addition, the transconductance vs. gate voltage characteristics under various light irradiation conditions show that the MODFET of the present invention is better than the conventional MODFET.
It was found that the photosensitivity was lower than that of II) DF according to the invention, since the trap level especially generates photosensitivity.
Photosensitivity in ET is reduced.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によるMODFETはソース
・ドレイン間の導通性を犠牲にすることなくゲート漏洩
電流が小さく、且つ光感受性の小さいものとなり、さら
に良い低周波特性を持つ。
As explained above, the MODFET according to the present invention has a small gate leakage current and low photosensitivity without sacrificing conductivity between the source and drain, and has better low frequency characteristics.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  第1半導体物質の第1層と、前記第1層と接触して形
成され、接合部の近傍領域における前記第1層中に電位
の井戸を形成する半導体物質の第2層と、前記第1層と
接触形成されたソースと、前記第1層と接触形成された
ドレインとより成る電界効果トランジスタ。
a first layer of semiconductor material, a second layer of semiconductor material formed in contact with the first layer and forming a potential well in the first layer in a region proximate the junction; A field effect transistor comprising a source in contact with the layer and a drain in contact with the first layer.
JP27750585A 1984-12-10 1985-12-10 Field-effect transistor Pending JPS61139071A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US67983384A 1984-12-10 1984-12-10
US679833 1984-12-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61139071A true JPS61139071A (en) 1986-06-26

Family

ID=24728548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27750585A Pending JPS61139071A (en) 1984-12-10 1985-12-10 Field-effect transistor

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Country Link
JP (1) JPS61139071A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5172197A (en) * 1990-04-11 1992-12-15 Hughes Aircraft Company Hemt structure with passivated donor layer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5172197A (en) * 1990-04-11 1992-12-15 Hughes Aircraft Company Hemt structure with passivated donor layer

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