JPS61176161A - ヘテロゲ−ト電界効果トランジスタ - Google Patents
ヘテロゲ−ト電界効果トランジスタInfo
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- JPS61176161A JPS61176161A JP60017378A JP1737885A JPS61176161A JP S61176161 A JPS61176161 A JP S61176161A JP 60017378 A JP60017378 A JP 60017378A JP 1737885 A JP1737885 A JP 1737885A JP S61176161 A JPS61176161 A JP S61176161A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types 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
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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)
本発明はへテロゲート電界効果トランジスタに関する◎
(従来技術とその問題点)
従来電界効果トランジスタでは、ゲート電極にメタルか
又はドナー又はアク七ブタ−を深くドープした導電性半
導体を用いていた。この場合導電性半導体とゲート電極
との仕事関数差が固定され、従って闇値電圧の選択の幅
は少なかった。従って消費電力が増加したシ、相補製ト
ランジスタを形成するのが難しい、あるいはデプレッシ
ョントランジスタが難しいなどの欠点があったO(発明
の目的) 本発明の目的は電界効果トランジスタの閾値電圧の自由
度金大きくすることを目的としている。
又はドナー又はアク七ブタ−を深くドープした導電性半
導体を用いていた。この場合導電性半導体とゲート電極
との仕事関数差が固定され、従って闇値電圧の選択の幅
は少なかった。従って消費電力が増加したシ、相補製ト
ランジスタを形成するのが難しい、あるいはデプレッシ
ョントランジスタが難しいなどの欠点があったO(発明
の目的) 本発明の目的は電界効果トランジスタの閾値電圧の自由
度金大きくすることを目的としている。
(発明の構成)
本発明によれば基板の上に活性層となる半導体膜と、更
にその上に前記半導体膜よりもノくンドギャ、プが広く
且つ導電性担体を該半導体に供給するかあるいはゲート
バリヤとなる半導体膜と更にその上にゲート電極を有し
、前記活性層にソーストトレー/が設けられたヘテロゲ
ート電界効果トランジスタにおいて、前記ゲート電極を
ドナー又はアクセプタ呻不純物をドープした半導体混晶
としたこと’t%徴とするヘテロゲート電界効果トラン
ジスタが得られる。
にその上に前記半導体膜よりもノくンドギャ、プが広く
且つ導電性担体を該半導体に供給するかあるいはゲート
バリヤとなる半導体膜と更にその上にゲート電極を有し
、前記活性層にソーストトレー/が設けられたヘテロゲ
ート電界効果トランジスタにおいて、前記ゲート電極を
ドナー又はアクセプタ呻不純物をドープした半導体混晶
としたこと’t%徴とするヘテロゲート電界効果トラン
ジスタが得られる。
(実施例)
第1図に本発明の実施例を示す。(a)図は電界効果ト
ランジスタの断面図である。半絶縁性GaAs基板lに
真性又はP−GaAs層2と、その上のNll不純物を
ドープするか又はノンドープのAI!1−8GaxAs
のゲート膜3とソースN層4とトレー/N+層5及びN
−AjGaInAsPのゲート電極6で構成されている
。第1図(b)はバンド図である。φはN−AjGaI
nAsPとAI!1−、GaxAs 3との伝導帯のバ
ンド不連続、χはAjl−xGaxAs 3とGaAs
層2の伝導帯のバンド不連続値である。x =0.3の
時χ=Q、3ev″”c’Toる0又人61−、Ga、
As 3の厚さをd。
ランジスタの断面図である。半絶縁性GaAs基板lに
真性又はP−GaAs層2と、その上のNll不純物を
ドープするか又はノンドープのAI!1−8GaxAs
のゲート膜3とソースN層4とトレー/N+層5及びN
−AjGaInAsPのゲート電極6で構成されている
。第1図(b)はバンド図である。φはN−AjGaI
nAsPとAI!1−、GaxAs 3との伝導帯のバ
ンド不連続、χはAjl−xGaxAs 3とGaAs
層2の伝導帯のバンド不連続値である。x =0.3の
時χ=Q、3ev″”c’Toる0又人61−、Ga、
As 3の厚さをd。
その中のドナー濃度Nとすると、この電界効果トランジ
スタの闇値電圧vTは次式で与えられる。
スタの闇値電圧vTは次式で与えられる。
■7;1+φ−χ−!L!ll’d2
C
但しεは人j’1−xGaxAsの誘電率でおる0混晶
AjGaAsPの組成を変えることによって、以下に示
すように基板と格子定数t−i合させてφが変えられる
。
AjGaAsPの組成を変えることによって、以下に示
すように基板と格子定数t−i合させてφが変えられる
。
体
第2図に11−V族半導漕の伝導帯及び価電子帯のエネ
ルギーと格子定数の関係を図示したものである。まずゲ
ートバリヤ層jul−xGaxAs混晶について述べる
o GaAs (2−1と2−2)と人jAs(2−3
と2−4)で混晶Ajl−xGaXAsi作製した場合
のバンドエツジと格子定数は大体2−5と2−6で与え
られる0ここで格子定数は混合比X=0の時uAsの値
に%x=1の時GaAsの値となシ、一般にはl X
* Kに内分した値になる。バンドエツジの値は一般
にXの直線に近い2次曲線になることが知られているが
1本発明の考え方を示すには、1次式の近似で十分でお
る0第2図の2−5と2−6は以上の考え方から決めら
れる0電界効果トランジスタでは通常x =0.3の値
とたっていることは先に述べ九〇との混晶の格子定数は
基板のGaAsのそれにほぼ整合している0次に本発明
のゲート電極層AjGaInAsP混晶について述べる
。GaP (2−7と2−8)とInAs(2−9と2
−10)の混晶’eGaAs基板に格子定数を整合させ
ると第2図の2−11と2−12を得る。伝導帯のエツ
ジ2−11は直線近似ではGaA1のゲー)1−用いた
場合より龜少し下に下がっている程度あるので、φはG
aAsゲートの時よシ少し大きくなると言う結果になり
ている。しかし、2次の曲がシの効果を入れると2−7
と2−9t−結ぶ直線は下向きに垂れ下がるので、混晶
の伝導帯ノバンドエッジ2−11は図よりももっと下(
〜0.3eV)K下がり、従ってもつと大きなφが期待
される。φを小さくするにはバンドエツジ2−11を′
)シ上げればよいが、そのためにはGa8b又はhts
bとGaPとの混晶を用いればよい。更にとの混晶と元
の混晶とを混合すれば混合比によりてφの値は連続的に
変えられる口 品 ゲート電極層としてN型の混夛會用いたのでドナーたと
えばSムを高ドープすると1は段々小さ玄 くなる。一方たとえばBeやz秤−プじてpWにすると
フェルミレベルは価電子帯に近づきVはゲート半導体の
バンドギャップに近い値になるO従ってp型ゲートを用
いるとバンドギャップによってV?t’犬きくすること
が出来る0以上の方法によってvTは広い範囲で自由に
変えることが出来、ノーマリオフ及びノー賃すオン型の
電界効果が可能になる〇 以上Nチャンネル型の電界効果トランジスタについて述
べたが基本的な考え方はPチャンネルのトランジスタに
対しても適用出来る。
ルギーと格子定数の関係を図示したものである。まずゲ
ートバリヤ層jul−xGaxAs混晶について述べる
o GaAs (2−1と2−2)と人jAs(2−3
と2−4)で混晶Ajl−xGaXAsi作製した場合
のバンドエツジと格子定数は大体2−5と2−6で与え
られる0ここで格子定数は混合比X=0の時uAsの値
に%x=1の時GaAsの値となシ、一般にはl X
* Kに内分した値になる。バンドエツジの値は一般
にXの直線に近い2次曲線になることが知られているが
1本発明の考え方を示すには、1次式の近似で十分でお
る0第2図の2−5と2−6は以上の考え方から決めら
れる0電界効果トランジスタでは通常x =0.3の値
とたっていることは先に述べ九〇との混晶の格子定数は
基板のGaAsのそれにほぼ整合している0次に本発明
のゲート電極層AjGaInAsP混晶について述べる
。GaP (2−7と2−8)とInAs(2−9と2
−10)の混晶’eGaAs基板に格子定数を整合させ
ると第2図の2−11と2−12を得る。伝導帯のエツ
ジ2−11は直線近似ではGaA1のゲー)1−用いた
場合より龜少し下に下がっている程度あるので、φはG
aAsゲートの時よシ少し大きくなると言う結果になり
ている。しかし、2次の曲がシの効果を入れると2−7
と2−9t−結ぶ直線は下向きに垂れ下がるので、混晶
の伝導帯ノバンドエッジ2−11は図よりももっと下(
〜0.3eV)K下がり、従ってもつと大きなφが期待
される。φを小さくするにはバンドエツジ2−11を′
)シ上げればよいが、そのためにはGa8b又はhts
bとGaPとの混晶を用いればよい。更にとの混晶と元
の混晶とを混合すれば混合比によりてφの値は連続的に
変えられる口 品 ゲート電極層としてN型の混夛會用いたのでドナーたと
えばSムを高ドープすると1は段々小さ玄 くなる。一方たとえばBeやz秤−プじてpWにすると
フェルミレベルは価電子帯に近づきVはゲート半導体の
バンドギャップに近い値になるO従ってp型ゲートを用
いるとバンドギャップによってV?t’犬きくすること
が出来る0以上の方法によってvTは広い範囲で自由に
変えることが出来、ノーマリオフ及びノー賃すオン型の
電界効果が可能になる〇 以上Nチャンネル型の電界効果トランジスタについて述
べたが基本的な考え方はPチャンネルのトランジスタに
対しても適用出来る。
又トランジスター間を水素のイオン注入等の方法で電気
的に分離し、真性のGaAs基板金用いれば、同基板の
上のトランジスターのゲート電極の混晶のみを変えるこ
とによってPチャンネルとNチャンネルの電界効果トラ
ンジスターが可能になり、相補型の回路管形成すること
ができ消費電力が小さくなる◎また、しきい値電圧を低
い値に設定できるのでこのことからも消費電力を小さく
することができる〇 又、活性層として前記実施例では、()aAs2i用い
た場合を考えたが、Ink、 InAs、 Garb、
k18b。
的に分離し、真性のGaAs基板金用いれば、同基板の
上のトランジスターのゲート電極の混晶のみを変えるこ
とによってPチャンネルとNチャンネルの電界効果トラ
ンジスターが可能になり、相補型の回路管形成すること
ができ消費電力が小さくなる◎また、しきい値電圧を低
い値に設定できるのでこのことからも消費電力を小さく
することができる〇 又、活性層として前記実施例では、()aAs2i用い
た場合を考えたが、Ink、 InAs、 Garb、
k18b。
InSb又はこれらの混晶を用いた電界効果トランジス
タにも同様に適用出来る。また活性層としてたとえばp
型半導体層を用いた場合はn型基板を使い電気的に絶縁
してもよいりまた基板として絶縁体基板を使ってもよい
。
タにも同様に適用出来る。また活性層としてたとえばp
型半導体層を用いた場合はn型基板を使い電気的に絶縁
してもよいりまた基板として絶縁体基板を使ってもよい
。
(発明の効果)
以上のように本発明によれば、ヘテロゲート電界効果ト
ランジスターの闇値電圧の制御が自由になった。
ランジスターの闇値電圧の制御が自由になった。
第1図ta)t (b)はそれぞれ本発明の電界効果)
2ンジスタの断面図とバンド図 第2図はゲート半導体混晶の形成法を示す図。 71−1 図 (b)
2ンジスタの断面図とバンド図 第2図はゲート半導体混晶の形成法を示す図。 71−1 図 (b)
Claims (1)
- 基板の上に活性層となる半導体膜と、更にその上に前
記半導体膜よりもバンドギャップが広く且つ導電性担体
を該半導体に供給するかあるいはゲートバリヤとなる半
導体膜と更にその上にゲート電極を有し、前記活性層に
ソースとドレーンが設けられたヘテロゲート電界効果ト
ランジスタにおいて、前記ゲート電極をドナー又はアク
セプター不純物をドープした半導体混晶としたことを特
徴とするヘテロゲート電界効果トランジスタ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60017378A JPS61176161A (ja) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | ヘテロゲ−ト電界効果トランジスタ |
US06/824,478 US4737827A (en) | 1985-01-31 | 1986-01-31 | Heterojunction-gate field-effect transistor enabling easy control of threshold voltage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60017378A JPS61176161A (ja) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | ヘテロゲ−ト電界効果トランジスタ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61176161A true JPS61176161A (ja) | 1986-08-07 |
Family
ID=11942346
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60017378A Pending JPS61176161A (ja) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | ヘテロゲ−ト電界効果トランジスタ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4737827A (ja) |
JP (1) | JPS61176161A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5028968A (en) * | 1990-01-02 | 1991-07-02 | The Aerospace Corporation | Radiation hard GaAs high electron mobility transistor |
JP2004260140A (ja) * | 2003-02-06 | 2004-09-16 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Iii族窒化物半導体を有する半導体素子 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4866491A (en) * | 1987-02-06 | 1989-09-12 | International Business Machines Corporation | Heterojunction field effect transistor having gate threshold voltage capability |
US5177026A (en) * | 1989-05-29 | 1993-01-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for producing a compound semiconductor MIS FET |
US5940695A (en) * | 1996-10-11 | 1999-08-17 | Trw Inc. | Gallium antimonide complementary HFET |
WO2003071607A1 (fr) * | 2002-02-21 | 2003-08-28 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Transistor a effet de champ gan |
US9214538B2 (en) * | 2011-05-16 | 2015-12-15 | Eta Semiconductor Inc. | High performance multigate transistor |
US20130032860A1 (en) * | 2011-08-01 | 2013-02-07 | Fabio Alessio Marino | HFET with low access resistance |
TWI508281B (zh) * | 2011-08-01 | 2015-11-11 | Murata Manufacturing Co | Field effect transistor |
US10700201B2 (en) | 2012-05-23 | 2020-06-30 | Hrl Laboratories, Llc | HEMT GaN device with a non-uniform lateral two dimensional electron gas profile and method of manufacturing the same |
US9379195B2 (en) | 2012-05-23 | 2016-06-28 | Hrl Laboratories, Llc | HEMT GaN device with a non-uniform lateral two dimensional electron gas profile and method of manufacturing the same |
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JPS5932174A (ja) * | 1982-08-16 | 1984-02-21 | Toshiba Corp | 電界効果トランジスタの製造方法 |
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JPS59222966A (ja) * | 1983-06-02 | 1984-12-14 | Sony Corp | 半導体装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59210673A (ja) * | 1983-05-16 | 1984-11-29 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
-
1985
- 1985-01-31 JP JP60017378A patent/JPS61176161A/ja active Pending
-
1986
- 1986-01-31 US US06/824,478 patent/US4737827A/en not_active Expired - Lifetime
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JP2004260140A (ja) * | 2003-02-06 | 2004-09-16 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Iii族窒化物半導体を有する半導体素子 |
JP4645034B2 (ja) * | 2003-02-06 | 2011-03-09 | 株式会社豊田中央研究所 | Iii族窒化物半導体を有する半導体素子 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4737827A (en) | 1988-04-12 |
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