JPS63161678A - 電界効果トランジスタ - Google Patents
電界効果トランジスタInfo
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- JPS63161678A JPS63161678A JP31136586A JP31136586A JPS63161678A JP S63161678 A JPS63161678 A JP S63161678A JP 31136586 A JP31136586 A JP 31136586A JP 31136586 A JP31136586 A JP 31136586A JP S63161678 A JPS63161678 A JP S63161678A
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- 230000005669 field effect Effects 0.000 title claims description 13
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 230000005533 two-dimensional electron gas Effects 0.000 description 2
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 239000002784 hot electron Substances 0.000 description 1
- 231100000989 no adverse effect Toxicity 0.000 description 1
Classifications
-
- H01L29/7785—
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
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】
産業上の利用分野
本発明はへテロ接合を用いた電界効果トランジスタに関
するものである。
するものである。
従来の技術
ヘテロ接合を用いた電界効果トランジスタとして、従来
よシ、Ｎ型ＩＪＧａＡｓとノンドープＧａＡｓのヘテロ
接合界面にたまる高移動度の２次元電子ガスを用いた高
電子移動度トランジスタ（ＨｔｇｈＥｌｅｃｔｒｏｎ
Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ； ）（Ｅ
ＭＴ ）がよく知られている。
よシ、Ｎ型ＩＪＧａＡｓとノンドープＧａＡｓのヘテロ
接合界面にたまる高移動度の２次元電子ガスを用いた高
電子移動度トランジスタ（ＨｔｇｈＥｌｅｃｔｒｏｎ
Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ； ）（Ｅ
ＭＴ ）がよく知られている。
発明が解決しようとする問題点
ＨＥＭＴの欠点として、ヘテロ界面にたまる２次元電子
ガスの飽和濃度が低く（〜１×１０１しｄ）、チャンネ
ルの導電率が室温で通常のＧａＡｓのＭＥＳＦＥＴに比
べて同程度かそれ以下になること、Ｎ型ＡＩＧａＡａ中
のＤＸセンターと呼ばれる深い準位のため、光や温度に
対して素子特性の変化が大きくまた不安定であるという
点があげられる。
ガスの飽和濃度が低く（〜１×１０１しｄ）、チャンネ
ルの導電率が室温で通常のＧａＡｓのＭＥＳＦＥＴに比
べて同程度かそれ以下になること、Ｎ型ＡＩＧａＡａ中
のＤＸセンターと呼ばれる深い準位のため、光や温度に
対して素子特性の変化が大きくまた不安定であるという
点があげられる。
さらに、Ｎ型Ａｊｉ’ＧａＡｓ＋とＧａＡｓ のコンダ
クションバンドの不連続量、ΔＥｃが小さいため、高電
界での２次元電子ガスは、ＡｌＧａＡｓの障壁を越えて
、ＧａＡｓよりＡｌＧａＡｓ にあふれ出すという問題
もある０ 問題点を解決するための手段 本発明は、以上のような従来例の問題点を解決する新し
い構造のへテロ接合電界効果トランジスタを提供するも
のである。電子濃度を高めるために、チャンネル層をＮ
型ＧａＡｓ＋層とノンドープのｌｎ２Ｇａ１−２Ａｌｌ
よりなる構成とし、さらに、チャンネル層を電子に対し
障壁となるＡｌＧａＡｓ層で挾んだ構造とするものであ
る。チャンネル層の両側のＡｌ１ＧａＡｓ層は、ノンド
ープでも、Ｎ型にしてもよいが、Ｎ型のＡｌＧａＡｓを
用いる場合には、ＡｌＧａＡｓ中のＡｌＡｓ組成を０．
２以下とすることにより、Ｄｘセンターの悪影響を除く
ことができる。
クションバンドの不連続量、ΔＥｃが小さいため、高電
界での２次元電子ガスは、ＡｌＧａＡｓの障壁を越えて
、ＧａＡｓよりＡｌＧａＡｓ にあふれ出すという問題
もある０ 問題点を解決するための手段 本発明は、以上のような従来例の問題点を解決する新し
い構造のへテロ接合電界効果トランジスタを提供するも
のである。電子濃度を高めるために、チャンネル層をＮ
型ＧａＡｓ＋層とノンドープのｌｎ２Ｇａ１−２Ａｌｌ
よりなる構成とし、さらに、チャンネル層を電子に対し
障壁となるＡｌＧａＡｓ層で挾んだ構造とするものであ
る。チャンネル層の両側のＡｌ１ＧａＡｓ層は、ノンド
ープでも、Ｎ型にしてもよいが、Ｎ型のＡｌＧａＡｓを
用いる場合には、ＡｌＧａＡｓ中のＡｌＡｓ組成を０．
２以下とすることにより、Ｄｘセンターの悪影響を除く
ことができる。
作 用
本発明の構造を珀いることにより、電界効果トランジス
タの特性を向上させることができる。チャンネル層にた
まる電子の濃度をさらに増加するためには、チャンネル
層の両側、あるいは片側のＡｌＧａＡｓにＮ型不純物を
添加すればよい、この場合には、ＤＸセンターによる悪
影響を除くためにＡｌＧａＡｓのＡｌＡｓ組成比を０．
２以下とすることが必要となる。
タの特性を向上させることができる。チャンネル層にた
まる電子の濃度をさらに増加するためには、チャンネル
層の両側、あるいは片側のＡｌＧａＡｓにＮ型不純物を
添加すればよい、この場合には、ＤＸセンターによる悪
影響を除くためにＡｌＧａＡｓのＡｌＡｓ組成比を０．
２以下とすることが必要となる。
実施例
本発明の第１の実施例を第１図に示す。第１図（ａ）の
断面構造において、１は半絶縁性ＧａＡｓ基板、２は０
．１μｍの厚さのノンドープＧａＡｓ層、３は０．２μ
ｍの厚さのノンドープＡｌｏ、３Ｇａｏ、 ７Ａｓ層、
４及び６は、ドナー濃度４ Ｘ １０ ／ｌｙｌの膜厚
が６０人のＮ型ＧａＡｓ層、５はノンドープのＩ ｎ、
Ｇａ１−ｚＡｓ層、７は、膜厚２００人のノンドープの
＃ｏ、５Ｇａｏ、ｙ”層である。Ｉ ｒｘ ｚＧａ １
− ｚＡｓ層の厚さは１００人、２゜は０．２５とした
。Ｎ型ＧａＡｓ層（４及び６）と”０．２ｓＧａｏ、
７５Ａ１１層５にヨッテチャンネル層カ形成され、電子
濃度は最大４×１０／ｃＩｒＬと非常に高い値を示した
。Ｍｏ、３Ｇａ０．７ＡＢ層（３及び７）は、チャンネ
ル層に閉じ込めるための障壁層である。
断面構造において、１は半絶縁性ＧａＡｓ基板、２は０
．１μｍの厚さのノンドープＧａＡｓ層、３は０．２μ
ｍの厚さのノンドープＡｌｏ、３Ｇａｏ、 ７Ａｓ層、
４及び６は、ドナー濃度４ Ｘ １０ ／ｌｙｌの膜厚
が６０人のＮ型ＧａＡｓ層、５はノンドープのＩ ｎ、
Ｇａ１−ｚＡｓ層、７は、膜厚２００人のノンドープの
＃ｏ、５Ｇａｏ、ｙ”層である。Ｉ ｒｘ ｚＧａ １
− ｚＡｓ層の厚さは１００人、２゜は０．２５とした
。Ｎ型ＧａＡｓ層（４及び６）と”０．２ｓＧａｏ、
７５Ａ１１層５にヨッテチャンネル層カ形成され、電子
濃度は最大４×１０／ｃＩｒＬと非常に高い値を示した
。Ｍｏ、３Ｇａ０．７ＡＢ層（３及び７）は、チャンネ
ル層に閉じ込めるための障壁層である。
８はソース電極、９はドレイン電極、１０はゲート電極
を示し’、 Ｍ Ｉ Ｓ （Ｍｅｔａｌ−ＩｎＢｕｌａ
ｔｏｒ −３部ｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ）型の電界効
果トランジスタが構成される。第１図（ｂ）は、チャン
ネル層近傍のバンドダイアグラムを示す。
を示し’、 Ｍ Ｉ Ｓ （Ｍｅｔａｌ−ＩｎＢｕｌａ
ｔｏｒ −３部ｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ）型の電界効
果トランジスタが構成される。第１図（ｂ）は、チャン
ネル層近傍のバンドダイアグラムを示す。
チャンネル層のＮ型ＧａＡｓは、それ自身導電層として
も働くが、ｌｎ２Ｇａ１−２Ａｓ層への電子供給層とし
ても作用する。すなわち第１図（ｂ）のバンドダイアグ
ラムに示すように、ｌｎ２Ｇａ１−ｚＡｓの量子井戸に
Ｎ型ＧａＡｓ層に電子が供給されＮ −ＡｌＧａＡｓ／
ＧａＡｓで構成されたＨＥＭＴにおけるＮ−ＡｌＧａＡ
ｓと同様な役目を果すことになる。Ｎ型ＧａＡｓを電子
供給層として用いる利点は、高いドナー濃度（６〜８ｘ
１０／７）を得ることができるため、所望の電子濃度を
Ｉｎ２Ｇａ１−ｚＡｓ層にためるためのＮ型ＧａＡｇ層
厚を薄くできること、Ｎ−ＡｌＧａＡｓ層のようにＤＸ
センターの悪影響がないことであり、高い相互コンダク
タンスをもつ、素子特性の安定な電界効果トランジスタ
を得るのに好適である。またチャンネル層をＡｌ１Ｇａ
Ａｇ層で挾んだ構造とすることにより、ＩｎｚＧａ１．
、−ｚＡｓにたまった電子から見て、障壁の高さを十分
に高くでき、高電界での熱い電子が、Ｉｎ２Ｇａ１−ｚ
Ａｓ量子井戸をあふれ出したとしても、ＡｌＧａＡｓ層
の障壁により、電子の、チャンネル層内にとどまる確率
が増える。チャンネル層はＧａＡｓと、Ｉ ｎ ｚＧａ
１−ｚＡｓ層で構成されているので、電子が、チャン
ネル層内にとどまる限シ、高い飽和速度が維持されるこ
とになる。また、チャンネル層内の電子の大部分は、ノ
ンドープＩ ｎ ２Ｇａ １□ｚＡｓ層にたまるため、
電子の移動度及び、飽和速度もＧａＡｓ単独のチャンネ
ル層に比べて高くなる。
も働くが、ｌｎ２Ｇａ１−２Ａｓ層への電子供給層とし
ても作用する。すなわち第１図（ｂ）のバンドダイアグ
ラムに示すように、ｌｎ２Ｇａ１−ｚＡｓの量子井戸に
Ｎ型ＧａＡｓ層に電子が供給されＮ −ＡｌＧａＡｓ／
ＧａＡｓで構成されたＨＥＭＴにおけるＮ−ＡｌＧａＡ
ｓと同様な役目を果すことになる。Ｎ型ＧａＡｓを電子
供給層として用いる利点は、高いドナー濃度（６〜８ｘ
１０／７）を得ることができるため、所望の電子濃度を
Ｉｎ２Ｇａ１−ｚＡｓ層にためるためのＮ型ＧａＡｇ層
厚を薄くできること、Ｎ−ＡｌＧａＡｓ層のようにＤＸ
センターの悪影響がないことであり、高い相互コンダク
タンスをもつ、素子特性の安定な電界効果トランジスタ
を得るのに好適である。またチャンネル層をＡｌ１Ｇａ
Ａｇ層で挾んだ構造とすることにより、ＩｎｚＧａ１．
、−ｚＡｓにたまった電子から見て、障壁の高さを十分
に高くでき、高電界での熱い電子が、Ｉｎ２Ｇａ１−ｚ
Ａｓ量子井戸をあふれ出したとしても、ＡｌＧａＡｓ層
の障壁により、電子の、チャンネル層内にとどまる確率
が増える。チャンネル層はＧａＡｓと、Ｉ ｎ ｚＧａ
１−ｚＡｓ層で構成されているので、電子が、チャン
ネル層内にとどまる限シ、高い飽和速度が維持されるこ
とになる。また、チャンネル層内の電子の大部分は、ノ
ンドープＩ ｎ ２Ｇａ １□ｚＡｓ層にたまるため、
電子の移動度及び、飽和速度もＧａＡｓ単独のチャンネ
ル層に比べて高くなる。
本発明の第２の実施例を第２図に示す。第２図は、第１
図（−）におけるチャンネル層の構成を、Ｎ型ＧａＡｓ
層４と、その上に形成した１００ＡのノンドープＩｎｏ
、 ２５Ｇａ０．７−ｙＡｓ としたもので、Ｎ型Ｇ
ａＡｓ の膜厚を１ｏＯＡ、ドナー濃度を４ Ｘｌ ０
１８／／ｃＩＩとした。この場合にも、チャンネルにた
まる電子濃度として４×１０１シｄ が得られた。
図（−）におけるチャンネル層の構成を、Ｎ型ＧａＡｓ
層４と、その上に形成した１００ＡのノンドープＩｎｏ
、 ２５Ｇａ０．７−ｙＡｓ としたもので、Ｎ型Ｇ
ａＡｓ の膜厚を１ｏＯＡ、ドナー濃度を４ Ｘｌ ０
１８／／ｃＩＩとした。この場合にも、チャンネルにた
まる電子濃度として４×１０１シｄ が得られた。
第１の実施例および第２の実施例におけるノンドープの
Ａｔｅｏ、３Ｇａ０．７Ａｓ層をＡ１０．２Ｇａ０．８
部８層に置きかえ、かつ、Ａｌｏ、 ２Ｇａｏ、 ａＡ
ｓ層の１部にＮ型不純物を１×１０ ／ｃｒ／Ｉドープ
したところ、どちらの場合にも電子濃度として５〜６
Ｘ １０１２／Ｃ１／ｌという値を得た。
Ａｔｅｏ、３Ｇａ０．７Ａｓ層をＡ１０．２Ｇａ０．８
部８層に置きかえ、かつ、Ａｌｏ、 ２Ｇａｏ、 ａＡ
ｓ層の１部にＮ型不純物を１×１０ ／ｃｒ／Ｉドープ
したところ、どちらの場合にも電子濃度として５〜６
Ｘ １０１２／Ｃ１／ｌという値を得た。
以上の実施例における電界効果トランジスタでは、温度
や光によるしきい値電圧の変化やＦＥＴ特性の大幅な変
化は見られず、従来のＮ −Ａｌ１ａＡｓ層／ ＧａＡ
ｓ系ＨＥＭＴに比べ特性が安定であった。
や光によるしきい値電圧の変化やＦＥＴ特性の大幅な変
化は見られず、従来のＮ −Ａｌ１ａＡｓ層／ ＧａＡ
ｓ系ＨＥＭＴに比べ特性が安定であった。
発明の効果
以上述べたように、本発明のへテロ接合電界効果トラン
ジスタでは、従来のＨＥＭＴの様なＮ型ＭｘＧａ 、−
ｚＡｓ （” 〜０．３ ）中のＤｘセンターによる特
性の不安定さを無くすことができるばかりでなく、チャ
ンネル層に、高い電子濃度を供給するＮ型ＧａＡｓと電
子のたまるＩ ｎ ２Ｇａ １１Ａｓを用いているので
、チャンネル内に高移動度の高い電子濃度を実現できる
。また、Ｉ ｎ ｚＧａ １−ｚＡｓの量子井戸中を電
子は主として走行するので、チャンネル外部のｌ’ＪＩ
ＧａＡｓ障壁層のＭ組成比が０．２以下であっても、電
子に対して十分高い障壁となり、高電界において電子が
チャンネルよりあふれ出す確率を低下させられる。従っ
て本発明の構造を用いることにより、高い相互コンダク
タンスを有した、温度、光に対して特性の安定なヘテロ
接合電界効果トランジスタを実現できる。なお、Ｉ ｎ
ｚＧａ、−ＺＡｓ層の膜厚としては、５０人〜１５０Ａ
が適切であり、２の値としては０．２５以下が、膜内に
転位の入らない条件として適している。
ジスタでは、従来のＨＥＭＴの様なＮ型ＭｘＧａ 、−
ｚＡｓ （” 〜０．３ ）中のＤｘセンターによる特
性の不安定さを無くすことができるばかりでなく、チャ
ンネル層に、高い電子濃度を供給するＮ型ＧａＡｓと電
子のたまるＩ ｎ ２Ｇａ １１Ａｓを用いているので
、チャンネル内に高移動度の高い電子濃度を実現できる
。また、Ｉ ｎ ｚＧａ １−ｚＡｓの量子井戸中を電
子は主として走行するので、チャンネル外部のｌ’ＪＩ
ＧａＡｓ障壁層のＭ組成比が０．２以下であっても、電
子に対して十分高い障壁となり、高電界において電子が
チャンネルよりあふれ出す確率を低下させられる。従っ
て本発明の構造を用いることにより、高い相互コンダク
タンスを有した、温度、光に対して特性の安定なヘテロ
接合電界効果トランジスタを実現できる。なお、Ｉ ｎ
ｚＧａ、−ＺＡｓ層の膜厚としては、５０人〜１５０Ａ
が適切であり、２の値としては０．２５以下が、膜内に
転位の入らない条件として適している。
第１図（ａ）および第２図は、本発明の第１．第２の実
施例としての電界効果トランジスタの素子構造を示す断
面図、第１図０））は同第１の実施例におけるチャンネ
ル層付近の伝導帯エネルギーバンドダイアグラムである
。 １・・・・・・半絶縁性ＧａＡｓ基板、２・・・・・ラ
ンドープＧａＡｓ層、３．７・・・・・ランドープＮｏ
。３０ａ０．７ＡＢ層、４，６・・・・・・Ｎ型ＧａＡ
ｓ層、６・・川・ノンドープＩｎｚＧａ１−ｚＡｓ層、
８・・・・・・ソース電甑、９・・・・・・ドレイン電
極、１０・山・・ゲート電極。
施例としての電界効果トランジスタの素子構造を示す断
面図、第１図０））は同第１の実施例におけるチャンネ
ル層付近の伝導帯エネルギーバンドダイアグラムである
。 １・・・・・・半絶縁性ＧａＡｓ基板、２・・・・・ラ
ンドープＧａＡｓ層、３．７・・・・・ランドープＮｏ
。３０ａ０．７ＡＢ層、４，６・・・・・・Ｎ型ＧａＡ
ｓ層、６・・川・ノンドープＩｎｚＧａ１−ｚＡｓ層、
８・・・・・・ソース電甑、９・・・・・・ドレイン電
極、１０・山・・ゲート電極。
Claims (1)
- （１）Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｓ層上にチャンネル
層とＡｌ＿ｙＧａ＿１＿−＿ｙＡｓ層が順次形成され、
前記チャンネル層として、ノンドープのＩｎ＿ｚＧａ＿
１＿−＿ｚＡｓ層とＮ型ＧａＡｓで構成されるヘテロ接
合構造を用いてなる電界効果トランジスタ。（２）Ａｌ
＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｓ層及び、Ａｌ＿ｙＧａ＿１＿
−＿ｙＡｓ層の一部にＮ型不純物がドープされ、ｘおよ
びｙの値が０．２以下である特許請求の範囲第１項に記
載の電界効果トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31136586A JPH0714057B2 (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | 電界効果トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31136586A JPH0714057B2 (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | 電界効果トランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63161678A true JPS63161678A (ja) | 1988-07-05 |
| JPH0714057B2 JPH0714057B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=18016289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31136586A Expired - Fee Related JPH0714057B2 (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | 電界効果トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0714057B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5223724A (en) * | 1990-07-31 | 1993-06-29 | At & T Bell Laboratories | Multiple channel high electron mobility transistor |
| US5266506A (en) * | 1990-07-31 | 1993-11-30 | At&T Bell Laboratories | Method of making substantially linear field-effect transistor |
| JPH0645366A (ja) * | 1991-03-26 | 1994-02-18 | Mitsubishi Electric Corp | 電界効果トランジスタ |
| US5373168A (en) * | 1991-12-05 | 1994-12-13 | Nec Corporation | Two-dimensional electron gas field effect transistor including an improved InGaAs channel layer |
| US5486705A (en) * | 1993-06-15 | 1996-01-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Heterojunction field effect transistor |
| US5488237A (en) * | 1992-02-14 | 1996-01-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor device with delta-doped layer in channel region |
-
1986
- 1986-12-25 JP JP31136586A patent/JPH0714057B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5223724A (en) * | 1990-07-31 | 1993-06-29 | At & T Bell Laboratories | Multiple channel high electron mobility transistor |
| US5266506A (en) * | 1990-07-31 | 1993-11-30 | At&T Bell Laboratories | Method of making substantially linear field-effect transistor |
| JPH0645366A (ja) * | 1991-03-26 | 1994-02-18 | Mitsubishi Electric Corp | 電界効果トランジスタ |
| US5373168A (en) * | 1991-12-05 | 1994-12-13 | Nec Corporation | Two-dimensional electron gas field effect transistor including an improved InGaAs channel layer |
| US5488237A (en) * | 1992-02-14 | 1996-01-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor device with delta-doped layer in channel region |
| US5486705A (en) * | 1993-06-15 | 1996-01-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Heterojunction field effect transistor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0714057B2 (ja) | 1995-02-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |