JPH0311108B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0311108B2 JPH0311108B2 JP60215603A JP21560385A JPH0311108B2 JP H0311108 B2 JPH0311108 B2 JP H0311108B2 JP 60215603 A JP60215603 A JP 60215603A JP 21560385 A JP21560385 A JP 21560385A JP H0311108 B2 JPH0311108 B2 JP H0311108B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- gaas
- barrier
- quantum well
- electron
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 23
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 8
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 29
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000005533 two-dimensional electron gas Effects 0.000 description 2
- 241001669573 Galeorhinus galeus Species 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000001803 electron scattering Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
電界効果型トランジスタにおけるチヤネル構造
として、単一量子井戸（SQW）を持つ素子であ
つて、単一量子井戸（SQW）内にキヤリアのト
ンネルが可能な薄い少なくとも一つの障壁バリア
を持ち、それにより区切られる２個以上の井戸の
領域の幅が狭い領域にのみドーピングする。それ
により、サブスレツシヨルド特性改良及び閾値の
温度による変動減少、キヤリアの高移動度化を図
る。
として、単一量子井戸（SQW）を持つ素子であ
つて、単一量子井戸（SQW）内にキヤリアのト
ンネルが可能な薄い少なくとも一つの障壁バリア
を持ち、それにより区切られる２個以上の井戸の
領域の幅が狭い領域にのみドーピングする。それ
により、サブスレツシヨルド特性改良及び閾値の
温度による変動減少、キヤリアの高移動度化を図
る。
本発明は、電界効果型トランジスタに係り、特
に単一量子井戸（SQW）をチヤネル構造として
備え、該井戸内に形成されるチヤネルにSQWの
ヘテロ接合により２次元性を持たせると共に、キ
ヤリアの散乱を低減して高移動度化を図つた素子
に関する。
に単一量子井戸（SQW）をチヤネル構造として
備え、該井戸内に形成されるチヤネルにSQWの
ヘテロ接合により２次元性を持たせると共に、キ
ヤリアの散乱を低減して高移動度化を図つた素子
に関する。
従来、高い相互コンダクタンス（gn）、短チヤ
ネル効果の低減等電界効果型トランジスタの特性
改善が種々試みられている。
ネル効果の低減等電界効果型トランジスタの特性
改善が種々試みられている。
第５図に、従来のGaAsMESFETを示す。図
において、５１は半絶縁性GaAs基板、５２はｎ
−GaAs層、５３，５４はソース、ドレインのコ
ンタクトのためのn+層、５６，５７はソース、
ドレイン電極、５５はゲート電極である。ゲート
電極５５にバイアス電圧を印加することにより延
びる空乏層５８でチヤネルを制御することにより
FET動作を行なうが、その際、チヤネル長を短
くしたとき短チヤネル効果が問題になる。第７図
に示すように、チヤネル長が1μｍ程度乃至それ
以下になると、図のように、電界効果型トランジ
スタの閾値Vthが変動する。この変動は、チヤネ
ルの活性層の不純物濃度Ｎが大な程少ない。その
ため、従来、短チヤンネル効果の低減を図ること
から活性層の高ドープ化がなされている。また、
活性層の高ドープ化を行なうと、第９図にエネル
ギ・ハンド図を示すように、空乏層９１が薄くな
り変調するキヤリア９２の数（単位ゲートバイア
ス変化に対して誘起できるチヤージの量）が大き
くなりgnを向上できることになる。
において、５１は半絶縁性GaAs基板、５２はｎ
−GaAs層、５３，５４はソース、ドレインのコ
ンタクトのためのn+層、５６，５７はソース、
ドレイン電極、５５はゲート電極である。ゲート
電極５５にバイアス電圧を印加することにより延
びる空乏層５８でチヤネルを制御することにより
FET動作を行なうが、その際、チヤネル長を短
くしたとき短チヤネル効果が問題になる。第７図
に示すように、チヤネル長が1μｍ程度乃至それ
以下になると、図のように、電界効果型トランジ
スタの閾値Vthが変動する。この変動は、チヤネ
ルの活性層の不純物濃度Ｎが大な程少ない。その
ため、従来、短チヤンネル効果の低減を図ること
から活性層の高ドープ化がなされている。また、
活性層の高ドープ化を行なうと、第９図にエネル
ギ・ハンド図を示すように、空乏層９１が薄くな
り変調するキヤリア９２の数（単位ゲートバイア
ス変化に対して誘起できるチヤージの量）が大き
くなりgnを向上できることになる。
又、第６図に他の従来例として、HEMT（高電
子移動度トランジスタ）を示している。図におい
て、GaAs基板６１上にGaAsバツフア層６２、
非ドープのｉ−GaAs層６３、キヤリア供給層の
ｎ−AlGaAs層６４、キヤツプ層のGaAs層６５
が形成してある。そして、ソース、ドレインの合
金電極６６，６７とゲート電極６８が形成されて
いる。このHEMTにおいては、AlGaAs／GaAs
ヘテロ接合の電子新和力がより大きいｉ−GaAs
層６３側に２次元電子ガス６９が生成され、該ｉ
−GaAs層は非ドープであるので、電子の散乱が
少なく高電子移動度が実現される。
子移動度トランジスタ）を示している。図におい
て、GaAs基板６１上にGaAsバツフア層６２、
非ドープのｉ−GaAs層６３、キヤリア供給層の
ｎ−AlGaAs層６４、キヤツプ層のGaAs層６５
が形成してある。そして、ソース、ドレインの合
金電極６６，６７とゲート電極６８が形成されて
いる。このHEMTにおいては、AlGaAs／GaAs
ヘテロ接合の電子新和力がより大きいｉ−GaAs
層６３側に２次元電子ガス６９が生成され、該ｉ
−GaAs層は非ドープであるので、電子の散乱が
少なく高電子移動度が実現される。
ところが、前記従来のMESFETにおいては、
活性層の高ドープ化に伴う素子耐圧の低下、或い
は移動度の低下等の問題がある。一方、HEMT
においては、キヤリア供給層の不純物ドープ量を
増加しても、２次元電子ガス層のシートキヤリア
濃度Nsが飽和してしまうことから、Nsを十分大
きくすることができないという問題がある。ま
た、キヤリア供給層のAlGaAsはドナー準位が深
く、かつDXセンターが存在することから、温度
により供給電子量が変動しその結果閾値の温度に
よる変動が大きいという欠点も生じる。
活性層の高ドープ化に伴う素子耐圧の低下、或い
は移動度の低下等の問題がある。一方、HEMT
においては、キヤリア供給層の不純物ドープ量を
増加しても、２次元電子ガス層のシートキヤリア
濃度Nsが飽和してしまうことから、Nsを十分大
きくすることができないという問題がある。ま
た、キヤリア供給層のAlGaAsはドナー準位が深
く、かつDXセンターが存在することから、温度
により供給電子量が変動しその結果閾値の温度に
よる変動が大きいという欠点も生じる。
本発明はこれら従来の問題を解決して、優れた
特性の素子を提供しようとするものである。
特性の素子を提供しようとするものである。
本発明は電界効果型トランジスタにおけるチヤ
ネル構造として、単一量子井戸（SQW）を持つ
素子であつて、単一量子井戸（SQW）内にキヤ
リアのトンネルが可能な薄い少なくとも一つの障
壁バリアを形成し、それにより区切られる２個以
上の井戸の領域の幅が狭い方の領域にのみドーピ
ングする。
ネル構造として、単一量子井戸（SQW）を持つ
素子であつて、単一量子井戸（SQW）内にキヤ
リアのトンネルが可能な薄い少なくとも一つの障
壁バリアを形成し、それにより区切られる２個以
上の井戸の領域の幅が狭い方の領域にのみドーピ
ングする。
第２図に示す障壁バリアが１個で量子井戸を幅
の狭い領域と広い領域に区切る場合をとつて、本
発明を説明する。第２図は本発明を適用した電界
効果型トランジスタのエネルギ・バンド図であ
り、チヤネルを横切る方向のエネルギ・バンドが
示してある。図において、それぞれゲート電極の
Al１４、ｉ−GaAs層のキヤツプ層９、ｉ−
AlGaAs層８、単一量子井戸（SQW）、ｉ−
AlGaAs層２である。単一量子井戸（SQW）は
非対象な位置に電子がトンネルできる程度の薄い
バリア４を設けてある。そして、それにより区切
られ井戸の量域の狭い幅の領域にのみ不純物をド
ープしてある。単一量子井戸（SQW）の幅とし
ては２次元性を持たせるために100〓程度が望ま
しい。
の狭い領域と広い領域に区切る場合をとつて、本
発明を説明する。第２図は本発明を適用した電界
効果型トランジスタのエネルギ・バンド図であ
り、チヤネルを横切る方向のエネルギ・バンドが
示してある。図において、それぞれゲート電極の
Al１４、ｉ−GaAs層のキヤツプ層９、ｉ−
AlGaAs層８、単一量子井戸（SQW）、ｉ−
AlGaAs層２である。単一量子井戸（SQW）は
非対象な位置に電子がトンネルできる程度の薄い
バリア４を設けてある。そして、それにより区切
られ井戸の量域の狭い幅の領域にのみ不純物をド
ープしてある。単一量子井戸（SQW）の幅とし
ては２次元性を持たせるために100〓程度が望ま
しい。
上記発明構成によれば、以下のような作用が得
られる。
られる。
上記のように、単一量子井戸（SQW）の内の
非対称な位置に電子がトンネル出来る程度の薄い
バリアをもうけると、良子井戸の幅の狭い領域で
電子の存在確率が小さく、量子井戸の幅の広い領
域での存在確率が大きくなる。これは、各々の独
立した量子井戸を考えた場合、井戸が狭い領域で
の電子の運動のエネルギが大きいため、基底状態
の量子準位が高くなることに起因する。即ち、独
立した井戸を近付けて、各々がトンネル可能な距
離になつた場合、量子準位の高い領域より低い領
域へ電子が遷移するのと同様な効果である。通
常、単一量子井戸（SQW）（第４図参照）内の量
子準位は障璧が無限大の高さと仮定すると、次の
ようになる。
非対称な位置に電子がトンネル出来る程度の薄い
バリアをもうけると、良子井戸の幅の狭い領域で
電子の存在確率が小さく、量子井戸の幅の広い領
域での存在確率が大きくなる。これは、各々の独
立した量子井戸を考えた場合、井戸が狭い領域で
の電子の運動のエネルギが大きいため、基底状態
の量子準位が高くなることに起因する。即ち、独
立した井戸を近付けて、各々がトンネル可能な距
離になつた場合、量子準位の高い領域より低い領
域へ電子が遷移するのと同様な効果である。通
常、単一量子井戸（SQW）（第４図参照）内の量
子準位は障璧が無限大の高さと仮定すると、次の
ようになる。
単一量子井戸（SQW）の幅Δxは、
Δx＝λ／２・ｎ ……(1)
量子準位のエネルギEnは、
En＝Px2／２ｍ*＝１／２ｍ*（2πh／λx）2……(2)
(2)に(1)式を代入して、
En＝１／２ｍ*（πh／Δx・ｎ）2 ……(3)
（但し、Px：電子の運動量、ｍ*：有効質量、
ｈ：プランク定数、ｎ＝１、２、…、λx：電子の
波長） 即ち、Δx2の逆数に量子準位のエネルギEnは比
例することになり、井戸の幅Δxに敏感である。
実際はトンネル可能な距離になつた場合、単一量
子井戸（SQW）の幅の狭い領域（５、６、７）
と幅の広い領域３に各々独立なレベルが存在する
のではなく、一つのレベルが形成され、その結果
第３図に拡大して示したようにう、幅の狭い領域
と幅の広い領域とでは電子分布（斜線で指
示）が大きく変化することになる。
ｈ：プランク定数、ｎ＝１、２、…、λx：電子の
波長） 即ち、Δx2の逆数に量子準位のエネルギEnは比
例することになり、井戸の幅Δxに敏感である。
実際はトンネル可能な距離になつた場合、単一量
子井戸（SQW）の幅の狭い領域（５、６、７）
と幅の広い領域３に各々独立なレベルが存在する
のではなく、一つのレベルが形成され、その結果
第３図に拡大して示したようにう、幅の狭い領域
と幅の広い領域とでは電子分布（斜線で指
示）が大きく変化することになる。
本発明においては、この物理現象を利用して、
平均的に移動度の高い電子層を従来と異なる方法
で得ることができる。
平均的に移動度の高い電子層を従来と異なる方法
で得ることができる。
即ち、井戸の幅の狭い領域にプレーナ・ドー
プ等の方法で高密度のｎ層６を形成すれば、系の
電子が幅の広い方の井戸の領域である非ドープ
層に存在する確率が高くなるため、高移動度電子
層を形成することができる。
プ等の方法で高密度のｎ層６を形成すれば、系の
電子が幅の広い方の井戸の領域である非ドープ
層に存在する確率が高くなるため、高移動度電子
層を形成することができる。
ここで形成される電子層は、量子井戸に閉じ込
められるため、２次元の振舞を持つ。
められるため、２次元の振舞を持つ。
量子井戸内の障璧の厚み、及び高さは任意にで
きるが、電子がトンネル可能な障壁とすることが
必要である。
きるが、電子がトンネル可能な障壁とすることが
必要である。
又、量子井戸のドーピング領域が狭い程、非対
称性が大きく、電子の高移動度の性能は高くな
る。
称性が大きく、電子の高移動度の性能は高くな
る。
ヘテロ接合の形成としては、例えばAlGaAs／
GaAs／AlGaAsがある。この構造は、従来の
HEMT構造と比べた場合、同程度の電子移動度
が得られ、且つGaAs層にドーピングを行なつて
いるため、温度に対する閾値変動は少ない。即
ち、ドーピング層がｉ−AlGaAs等に比べてドナ
ーレベルが浅いGaAsであり、ここからチヤネル
の電子が供給されるので温度による電子供給量の
変動が少なく、閾値の温度に対する変動が少なく
なる。
GaAs／AlGaAsがある。この構造は、従来の
HEMT構造と比べた場合、同程度の電子移動度
が得られ、且つGaAs層にドーピングを行なつて
いるため、温度に対する閾値変動は少ない。即
ち、ドーピング層がｉ−AlGaAs等に比べてドナ
ーレベルが浅いGaAsであり、ここからチヤネル
の電子が供給されるので温度による電子供給量の
変動が少なく、閾値の温度に対する変動が少なく
なる。
これに対して、従来のHEMT（高電子移動度ト
ランジスタ）においては、ドナーレベルが深い
AlGaAsを電子供給層としているので、温度によ
り電子供給量が変り易く閾値の温度による変化が
大きい。
ランジスタ）においては、ドナーレベルが深い
AlGaAsを電子供給層としているので、温度によ
り電子供給量が変り易く閾値の温度による変化が
大きい。
又、電子系がヘテロ接合により閉じ込められて
いるため、サブスレツシヨルド特性が良く、短チ
ヤネル効果も少ない。即ち、チヤネルのドーピン
グ濃度を高くでき、更にSQWのヘテロ接合で電
子を閉じ込めるので狭いチヤネルとなり、従来の
前記改良されたMESFETよりも短チヤネル効果
が防止でき、著しく短チヤネル効果を低減するこ
とが可能になる。
いるため、サブスレツシヨルド特性が良く、短チ
ヤネル効果も少ない。即ち、チヤネルのドーピン
グ濃度を高くでき、更にSQWのヘテロ接合で電
子を閉じ込めるので狭いチヤネルとなり、従来の
前記改良されたMESFETよりも短チヤネル効果
が防止でき、著しく短チヤネル効果を低減するこ
とが可能になる。
また、同様な理由で素子特性の線形性が良好に
なり等gn化を図ることができる。
なり等gn化を図ることができる。
これに対して、従来のMESFETではホモ接合
であり障璧が低く、第８図に示したようにゲート
電圧Vgsとドレイン電流Idの特性図において本発
明例のｂのようにならずａに示すように閉りが悪
く、サブスレツシヨルド特性が悪い。
であり障璧が低く、第８図に示したようにゲート
電圧Vgsとドレイン電流Idの特性図において本発
明例のｂのようにならずａに示すように閉りが悪
く、サブスレツシヨルド特性が悪い。
第１図に本発明の実施例の素子の要部を示して
いる。図において、半絶縁性（SI）GaAs基板１
上に、それぞれ非ドープのｉ−AlGaAs層２、単
一量子井戸（SQW）、ｉ−AlGaAs８、ｉ−
GaAs９の各層が形成してある。ｉ−AlGaAs層
２、８のAlのモル比ｘは0.2〜1.0であり、本例で
は0.2〜0.3とする。
いる。図において、半絶縁性（SI）GaAs基板１
上に、それぞれ非ドープのｉ−AlGaAs層２、単
一量子井戸（SQW）、ｉ−AlGaAs８、ｉ−
GaAs９の各層が形成してある。ｉ−AlGaAs層
２、８のAlのモル比ｘは0.2〜1.0であり、本例で
は0.2〜0.3とする。
単一量子井戸（SQW）層はｉ−GaAs３、ｉ−
AlGaAsの障璧層４、ｉ−GaAs層５，７とドー
ビング層６で構成している。該ドーピング層はプ
レーナ・ドープ又は高ドープとする。
AlGaAsの障璧層４、ｉ−GaAs層５，７とドー
ビング層６で構成している。該ドーピング層はプ
レーナ・ドープ又は高ドープとする。
上記各層を以下に例示する。
２，８：ｉ−AlGaAs層 非ドープ、膜厚数百Å
（キヤリアがトンネル不可の厚さ） ３：ｉ−GaAs層 非ドープ、膜厚８０Å ４：ｉ−AlGaAs層、非ドープ、膜厚２０Å ５，６，７：GaAs層全体の厚さ２０Å、５，７
は非ドープ、６はプレーナドープ（アトミツ
ク・プレーナ・ドープ：ｉ−GaAs層間にSi又
はSeの単原子乃至数原子層を介在している）
の場合不純物Si又はSeによるドーピング濃度
1019cm-3以上としている。なお、ドーピング層
を高ドープとする場合は、不純物濃度は1018cm
-3程度とする。
（キヤリアがトンネル不可の厚さ） ３：ｉ−GaAs層 非ドープ、膜厚８０Å ４：ｉ−AlGaAs層、非ドープ、膜厚２０Å ５，６，７：GaAs層全体の厚さ２０Å、５，７
は非ドープ、６はプレーナドープ（アトミツ
ク・プレーナ・ドープ：ｉ−GaAs層間にSi又
はSeの単原子乃至数原子層を介在している）
の場合不純物Si又はSeによるドーピング濃度
1019cm-3以上としている。なお、ドーピング層
を高ドープとする場合は、不純物濃度は1018cm
-3程度とする。
ドーピング層のｎ−GaAs４の両側に非ドー
プのｉ−GaAs層５，７を設けているのは拡散
により、ドーパントがｉ−GaAlAs層８，４へ
拡散するのを防止するためである。尚、３，
４，５，６，７の各層から成るSQWの厚さは
２次元性を確保するため100Å以下とする。
プのｉ−GaAs層５，７を設けているのは拡散
により、ドーパントがｉ−GaAlAs層８，４へ
拡散するのを防止するためである。尚、３，
４，５，６，７の各層から成るSQWの厚さは
２次元性を確保するため100Å以下とする。
９：ｉ−GaAs層 非ドープ、膜厚数百Å
その他、第１図において、１０，１１はSi+の
イオン注入で形成したn+領域（1017〜1018cm-3）
であり、１２，１３はソース、ドレイン電極
（AuGe／Au）、１４はゲート電極（Al）である。
イオン注入で形成したn+領域（1017〜1018cm-3）
であり、１２，１３はソース、ドレイン電極
（AuGe／Au）、１４はゲート電極（Al）である。
以上、一実施例の示したが、本発明は種々変更
可能であり、例えば、トンネル可能なバリアを複
数個設け、該複数個のバリアで区切らるれる領域
の内、狭い幅の領域にのみ不純物をドープしても
良い。第１０図にその実施例をエネルギ・バンド
図で表している。この実施例では、トンネル可能
な障璧層（ｉ−AlGaAs）を２層４、４′に形成
している。このとき、４，４′のトンネル可能な
障璧層のｉ−AlGaAsのAlのモル比ｘは同じにし
てもよいが、第１０図のように互いに異ならせて
もよい。この実施例ではｘ＝0.5及びｘ＝0.2にし
ている。本実施例の場合、量子井戸の両側に幅の
狭い井戸の領域，を形成しそれぞれドーピン
グ層６，６′を設けている。中央のの領域は
より幅を広く形成している。従つて、上述の理
由で中央の幅の広い領域に電子が存在する確率が
高くなるが、その際、両側の幅の狭い領域から電
子が供給されることになるので、第３図に示した
例より電子のシートキヤリア濃度Nsを高くする
ことが可能となる。
可能であり、例えば、トンネル可能なバリアを複
数個設け、該複数個のバリアで区切らるれる領域
の内、狭い幅の領域にのみ不純物をドープしても
良い。第１０図にその実施例をエネルギ・バンド
図で表している。この実施例では、トンネル可能
な障璧層（ｉ−AlGaAs）を２層４、４′に形成
している。このとき、４，４′のトンネル可能な
障璧層のｉ−AlGaAsのAlのモル比ｘは同じにし
てもよいが、第１０図のように互いに異ならせて
もよい。この実施例ではｘ＝0.5及びｘ＝0.2にし
ている。本実施例の場合、量子井戸の両側に幅の
狭い井戸の領域，を形成しそれぞれドーピン
グ層６，６′を設けている。中央のの領域は
より幅を広く形成している。従つて、上述の理
由で中央の幅の広い領域に電子が存在する確率が
高くなるが、その際、両側の幅の狭い領域から電
子が供給されることになるので、第３図に示した
例より電子のシートキヤリア濃度Nsを高くする
ことが可能となる。
次に、第１１図に本発明の更に他の実施例を示
している。図において、ｉ−AlGaAsのAlのモル
比ｘ＝１即ちAlAsの高いバリア（障壁層４，
４″を設けている。このように、幅の狭い方の領
域のドーピング層６の両側に高いバリア（ｘ値の
大きい）を設けた方がキヤリアが幅の広い方の領
域に集まる確率が高くなる。これは先に示した
(3)式の場合バリアが無限大の高さと仮定している
が、実際にバリアの高さを考慮すると、量子井戸
の幅Δxに比べると依存性は小さいがバリアが高
い方がキヤリアが幅の広い方の領域に移る量が多
くなるためである。その結果、量子井戸の各領域
の幅が同じなら、幅の狭い方の領域のドーピング
層６の両側に高いバリア（ｘ値の大きい）を設け
た方がキヤリアが幅の広い方の非ドープの領域に
集まるキヤリアの量が多くなり、高い移動度が得
られる。
している。図において、ｉ−AlGaAsのAlのモル
比ｘ＝１即ちAlAsの高いバリア（障壁層４，
４″を設けている。このように、幅の狭い方の領
域のドーピング層６の両側に高いバリア（ｘ値の
大きい）を設けた方がキヤリアが幅の広い方の領
域に集まる確率が高くなる。これは先に示した
(3)式の場合バリアが無限大の高さと仮定している
が、実際にバリアの高さを考慮すると、量子井戸
の幅Δxに比べると依存性は小さいがバリアが高
い方がキヤリアが幅の広い方の領域に移る量が多
くなるためである。その結果、量子井戸の各領域
の幅が同じなら、幅の狭い方の領域のドーピング
層６の両側に高いバリア（ｘ値の大きい）を設け
た方がキヤリアが幅の広い方の非ドープの領域に
集まるキヤリアの量が多くなり、高い移動度が得
られる。
以上の説明から明らかなように、本発明の効果
は次のようにまとめることができる。
は次のようにまとめることができる。
量子井戸の幅の狭い領域にプレーナ・トープ
等の方法で高密度のｎ層を形成するのに対し
て、系の電子は幅の広い方の井戸の領域である
非ドープ層に存在する確率が高くなり、実質的
に該非ドープ層がチヤネルとして機能するよう
にでき、電子の散乱を防いで高移動度電子層を
形成することができる。
等の方法で高密度のｎ層を形成するのに対し
て、系の電子は幅の広い方の井戸の領域である
非ドープ層に存在する確率が高くなり、実質的
に該非ドープ層がチヤネルとして機能するよう
にでき、電子の散乱を防いで高移動度電子層を
形成することができる。
本発明によれば、従来のHEMT構造と比べ
た場合と同程度の電子移動度が得られる。
た場合と同程度の電子移動度が得られる。
温度に対する閾値変動は少ない。即ち、ドー
ピング層が比較的にドナーレベルが浅いGaAs
等であり、ここからチヤネルの電子が供給され
るので温度による電子供給量の変動が少なく、
閾値の温度に対する変動が少なくなる。
ピング層が比較的にドナーレベルが浅いGaAs
等であり、ここからチヤネルの電子が供給され
るので温度による電子供給量の変動が少なく、
閾値の温度に対する変動が少なくなる。
HEMTは原理上、ドーピング濃度を増加さ
せても電子電流は多くとれないが、本発明の構
造では、電流はドーピング濃度を増加すること
により十分多くとることができる。
せても電子電流は多くとれないが、本発明の構
造では、電流はドーピング濃度を増加すること
により十分多くとることができる。
SQPのヘテロ接合で電子を閉じ込めるので、
短チヤネル効果を低減することが可能になる。
又、ピンチ・オフ近傍でもサブスレツシヨルド
の特性が非常に良好になる。同様な理由で素子
特性の線形性が良好になり等gn化を図ること
もできる。
短チヤネル効果を低減することが可能になる。
又、ピンチ・オフ近傍でもサブスレツシヨルド
の特性が非常に良好になる。同様な理由で素子
特性の線形性が良好になり等gn化を図ること
もできる。
第１図は本発明の実施例の要部断面図、第２図
は本発明の実施例のエネルギ・バンド図、第３図
は第２図の部分拡大図、第４図は量子準位の説明
図、第５図は従来のMESFETの概要を示す断面
図、第６図は従来のHEMTの要部断面図、第７
図は短チヤネル効果の説明図、第８図はサブスレ
ツシヨルドを示す図、第９図は従来のMESFET
のエネルギ・バンド図、第１０図は本発明の他の
実施例のエネルギ・バンド図、第１１図は本発明
の更に他の実施例のエネルギ・バンド図である。 主な符号、１……半絶縁性（SI）GaAs基板、
２……ｉ−AlGaAs層、３……ｉ−GaAs層、４
……ｉ−AlGaAs層：トンネル可能な障壁層、５
……ｉ−GaAs層、６……ドーピング層：ｎ−
GaAs層、７……ｉ−GaAs層、８……ｉ−
AlGaAs層、９……ｉ−GaAs層、１２，１３…
…ソース、ドレイン電極、１４……ゲート電極。
は本発明の実施例のエネルギ・バンド図、第３図
は第２図の部分拡大図、第４図は量子準位の説明
図、第５図は従来のMESFETの概要を示す断面
図、第６図は従来のHEMTの要部断面図、第７
図は短チヤネル効果の説明図、第８図はサブスレ
ツシヨルドを示す図、第９図は従来のMESFET
のエネルギ・バンド図、第１０図は本発明の他の
実施例のエネルギ・バンド図、第１１図は本発明
の更に他の実施例のエネルギ・バンド図である。 主な符号、１……半絶縁性（SI）GaAs基板、
２……ｉ−AlGaAs層、３……ｉ−GaAs層、４
……ｉ−AlGaAs層：トンネル可能な障壁層、５
……ｉ−GaAs層、６……ドーピング層：ｎ−
GaAs層、７……ｉ−GaAs層、８……ｉ−
AlGaAs層、９……ｉ−GaAs層、１２，１３…
…ソース、ドレイン電極、１４……ゲート電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電界効果型トランジスタのチヤネル構造とし
て、少なくとも一つのトンネル可能なバリアを備
える単一量子井戸（SQW）を有し、 該バリアで区分された該単一量子井戸の２個以
上の領域の内、幅の狭い方の領域の少なくとも一
つにドーピング層を設けると共に、幅の広い方の
領域を非ドープとなしたことを特徴とする電界効
果型トランジスタ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21560385A JPS6276565A (ja) | 1985-09-28 | 1985-09-28 | 電界効果型トランジスタ |
| DE86401845T DE3689433T2 (de) | 1985-08-20 | 1986-08-20 | Feldeffekttransistor. |
| EP86401845A EP0214047B1 (en) | 1985-08-20 | 1986-08-20 | Field effect transistor |
| US07/593,502 US5023674A (en) | 1985-08-20 | 1990-10-04 | Field effect transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21560385A JPS6276565A (ja) | 1985-09-28 | 1985-09-28 | 電界効果型トランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6276565A JPS6276565A (ja) | 1987-04-08 |
| JPH0311108B2 true JPH0311108B2 (ja) | 1991-02-15 |
Family
ID=16675163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21560385A Granted JPS6276565A (ja) | 1985-08-20 | 1985-09-28 | 電界効果型トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6276565A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0314836A1 (en) * | 1987-11-06 | 1989-05-10 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Semiconductor device in particular a hot electron transistor |
| JP2695832B2 (ja) * | 1988-04-20 | 1998-01-14 | 株式会社東芝 | ヘテロ接合型電界効果トランジスタ |
| US5172197A (en) * | 1990-04-11 | 1992-12-15 | Hughes Aircraft Company | Hemt structure with passivated donor layer |
| KR20120004409A (ko) | 2009-04-06 | 2012-01-12 | 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 | 반도체 기판, 반도체 기판의 제조 방법, 반도체 기판의 판정 방법 및 전자 디바이스 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5371949A (en) * | 1976-12-06 | 1978-06-26 | Ideal Toy Corp | Toy vehicle and toy vehicle game |
-
1985
- 1985-09-28 JP JP21560385A patent/JPS6276565A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5371949A (en) * | 1976-12-06 | 1978-06-26 | Ideal Toy Corp | Toy vehicle and toy vehicle game |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6276565A (ja) | 1987-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4727403A (en) | Double heterojunction semiconductor device with injector | |
| US5023674A (en) | Field effect transistor | |
| US5081511A (en) | Heterojunction field effect transistor with monolayers in channel region | |
| US4916498A (en) | High electron mobility power transistor | |
| US4740822A (en) | Field effect device maintaining a high speed operation in a high voltage operation | |
| US5105241A (en) | Field effect transistor | |
| JPH0624208B2 (ja) | 半導体装置 | |
| EP0323220A3 (en) | Hetero junction field effect transistor device | |
| US4903091A (en) | Heterojunction transistor having bipolar characteristics | |
| US5466955A (en) | Field effect transistor having an improved transistor characteristic | |
| JPH0328065B2 (ja) | ||
| JP2646795B2 (ja) | 速度変調型電界効果トランジスタ | |
| JPH0311108B2 (ja) | ||
| US5900641A (en) | Field effect semiconductor device having a reduced leakage current | |
| JPS59184573A (ja) | 電界効果トランジスタ | |
| JP2811753B2 (ja) | 速度変調型電界効果トランジスタ | |
| JP2796113B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP3053862B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP3054216B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPH0620142B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPS5891681A (ja) | 電界効果型トランジスタ | |
| JPH0261149B2 (ja) | ||
| JP2615714B2 (ja) | ヘテロ接合電界効果トランジスタ | |
| JPS6317563A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2876749B2 (ja) | 半導体装置 |