JPS63102270A - 反転型高電子移動度トランジスタ - Google Patents
反転型高電子移動度トランジスタInfo
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- JPS63102270A JPS63102270A JP24731386A JP24731386A JPS63102270A JP S63102270 A JPS63102270 A JP S63102270A JP 24731386 A JP24731386 A JP 24731386A JP 24731386 A JP24731386 A JP 24731386A JP S63102270 A JPS63102270 A JP S63102270A
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- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 7
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- 230000002411 adverse Effects 0.000 abstract description 3
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
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- 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
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
- H01L29/7781—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with inverted single heterostructure, i.e. with active layer formed on top of wide bandgap layer, e.g. IHEMT
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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】
〔概要〕
本発明は、反転型高電子移動度トランジスタに於いて、
チャネル層の構成材料としてInを含有した化合物半導
体を用い、しかも、そのInの組成値をキャリヤ供給層
側から電極がコンタクトする表面側に向けてグレーデッ
ドとすることに依り、表面空乏層の拡がりを抑止できる
ようにしてチャネル層の薄層化を可能とし、その結果、
相互コンダクタンスglIを高めることができるように
したものである。
チャネル層の構成材料としてInを含有した化合物半導
体を用い、しかも、そのInの組成値をキャリヤ供給層
側から電極がコンタクトする表面側に向けてグレーデッ
ドとすることに依り、表面空乏層の拡がりを抑止できる
ようにしてチャネル層の薄層化を可能とし、その結果、
相互コンダクタンスglIを高めることができるように
したものである。
本発明は、チャネル層がキャリヤ供給層よりも表面側に
在る、所謂、反転型の高電子移動度トランジスタ(hi
gh electron mobility t
ransistor:HEMT)の改良に関する。
在る、所謂、反転型の高電子移動度トランジスタ(hi
gh electron mobility t
ransistor:HEMT)の改良に関する。
HEMTの基本的構成には二種類あって、その一つは基
板側から見て、チャネル層の上にキャリヤ供給層及び電
極が順に形成されている通常型のもの、もう一つは基板
側から見て、キャリヤ供給層の上にチャネル層及び電極
が順に形成されている反転型のものである。また、その
構成材料としては、所謂、A e G a A s /
G a A s系が多く用いられ、その場合、チャネ
ル層はGaAsで、そして、キャリヤ供給層はAβGa
Asでそれぞれ構成するようにしている。
板側から見て、チャネル層の上にキャリヤ供給層及び電
極が順に形成されている通常型のもの、もう一つは基板
側から見て、キャリヤ供給層の上にチャネル層及び電極
が順に形成されている反転型のものである。また、その
構成材料としては、所謂、A e G a A s /
G a A s系が多く用いられ、その場合、チャネ
ル層はGaAsで、そして、キャリヤ供給層はAβGa
Asでそれぞれ構成するようにしている。
一般に、反転型HEMTは通常型HEMTに比較して利
点が極めて少なく、例えば、電極がGaAsの上に形成
されるので通常型HEMTのようにAJGaAsの上に
形成するものと比較してコンタクトが良好であることぐ
らいのものであり、むしろ、大きな欠点を抱えている為
、用いられることが少ない。
点が極めて少なく、例えば、電極がGaAsの上に形成
されるので通常型HEMTのようにAJGaAsの上に
形成するものと比較してコンタクトが良好であることぐ
らいのものであり、むしろ、大きな欠点を抱えている為
、用いられることが少ない。
その欠点の一つとして、チャネル層を厚くしなければな
らないことが挙げられる。
らないことが挙げられる。
反転型HEMTは、通常型HEMTと異なり、チャネル
層の表面にゲート電極を形成することができる為、ゲー
ト電極と二次元キャリヤ・ガス層との距離が短(、従っ
て、そのキャリヤ濃度を効率良く制御できる筈であるに
も拘わらず、実際には、表面空乏層が災いして、期待通
りにはならないのである。
層の表面にゲート電極を形成することができる為、ゲー
ト電極と二次元キャリヤ・ガス層との距離が短(、従っ
て、そのキャリヤ濃度を効率良く制御できる筈であるに
も拘わらず、実際には、表面空乏層が災いして、期待通
りにはならないのである。
第3図は反転型HEMTの従来例を表す要部切断側面図
である。
である。
図に於いて、21は半絶縁性のGaAs基板、22はn
型A I G a A s電子供給層、23はアン・ド
ープGaAsチャネル層、24はゲート電極、25は二
次元電子ガス層、26は表面空乏層をそれぞれ示してい
る。
型A I G a A s電子供給層、23はアン・ド
ープGaAsチャネル層、24はゲート電極、25は二
次元電子ガス層、26は表面空乏層をそれぞれ示してい
る。
反転型HEMTでは、最上層の半導体層であるチャネル
層23の表面に於けるフェルミ・レベルが表面準位に依
ってピニングされ、ゲート電極を形成しない状態でも表
面が空乏化している。これについては、チャネル層23
に金属材料のゲート電極24を形成しても、その下の空
乏層幅が表面空乏層26に於けるそれと殆ど変わらない
ことからも理解されよう。
層23の表面に於けるフェルミ・レベルが表面準位に依
ってピニングされ、ゲート電極を形成しない状態でも表
面が空乏化している。これについては、チャネル層23
に金属材料のゲート電極24を形成しても、その下の空
乏層幅が表面空乏層26に於けるそれと殆ど変わらない
ことからも理解されよう。
その為、二次元電子ガス層に於ける電子濃度の減少を生
じ、これを補う為にチャネル層23をその分だけ厚くし
なければならず、その結果、相互コンダクタンスg、の
低下を招来する。
じ、これを補う為にチャネル層23をその分だけ厚くし
なければならず、その結果、相互コンダクタンスg、の
低下を招来する。
このようなことから、折角、ゲート電極24がチャネル
層23の表面に形成された構造になっていながら、チャ
ネル層23を厚(形成しなければならないことから、二
次元電子ガス層25に於ける電子濃度の制御効率は悪く
、相互コンダクタンスg1は著しく小さくなってしまう
旨の欠点がある。
層23の表面に形成された構造になっていながら、チャ
ネル層23を厚(形成しなければならないことから、二
次元電子ガス層25に於ける電子濃度の制御効率は悪く
、相互コンダクタンスg1は著しく小さくなってしまう
旨の欠点がある。
然しなから、このような反転型HEMTであっても、チ
ャネル層23を薄くして、しかも、二次元電子ガス層2
5が表面空乏層26を被らないようにすることができれ
ば、通常型HEMTと比較して相互コンダクタンスg、
は高くすることができる筈である。
ャネル層23を薄くして、しかも、二次元電子ガス層2
5が表面空乏層26を被らないようにすることができれ
ば、通常型HEMTと比較して相互コンダクタンスg、
は高くすることができる筈である。
本発明は、従来の反転型HEMTに比較して充分に薄い
チャネル層を有し、相互コンダクタンスg、、を向上し
たそれを提供しようとするものである。
チャネル層を有し、相互コンダクタンスg、、を向上し
たそれを提供しようとするものである。
(問題点を解決するための手段〕
本発明に依るHEMTに於いては、Inの組成値を電極
がコンタクトする表面側に向かって太き(なるようにグ
レーデッドとした化合物半導体からなるチャネル層(例
えばチャネル層5A及び5B)を有してなる構成になっ
ている。
がコンタクトする表面側に向かって太き(なるようにグ
レーデッドとした化合物半導体からなるチャネル層(例
えばチャネル層5A及び5B)を有してなる構成になっ
ている。
前記手段を採ることに依り、チャネル層には表面空乏層
が拡がることはなくなるので、二次元キャリヤ・ガス層
が表面空乏層の悪影響を受けることは無くなり、従って
、チャネル層を薄くすることが可能となり、ゲート電極
と二次元キャリヤ・ガス層との距離が短くなって、相互
コンダクタンスgaを高めることができて低消費電力化
されると共に二次元キャリヤ・ガス層に於けるキャリヤ
・ガス濃度を効率よく制御することができるものである
。
が拡がることはなくなるので、二次元キャリヤ・ガス層
が表面空乏層の悪影響を受けることは無くなり、従って
、チャネル層を薄くすることが可能となり、ゲート電極
と二次元キャリヤ・ガス層との距離が短くなって、相互
コンダクタンスgaを高めることができて低消費電力化
されると共に二次元キャリヤ・ガス層に於けるキャリヤ
・ガス濃度を効率よく制御することができるものである
。
第1図(A)は本発明一実施例の要部切断側面図、同(
B)は第1図(A)に見られる反転型HEMTのエネル
ギ・バンド・ダイヤグラムを表している。
B)は第1図(A)に見られる反転型HEMTのエネル
ギ・バンド・ダイヤグラムを表している。
図に於いて、1は半絶縁性1nP基板、2はアン・ドー
プI n、 A l +−y A sバフフッ層、3は
n型1 n、All、−、As電子供給層、4はアン・
ドープI n、Ale−、Asスペーサ層、5Aはアン
・ドープI nXGat−x、Asチャネル層、5Bは
アン・ドープInu Gap−、Asグレーデッド・チ
ャネル層、6はアン・ドープA I B G a I−
gAsコンタクト層、7はソース電極、8はドレイン電
極、9はゲート電極、10は二次元電子ガス層、EFは
フェルミ・レベル、E、はコンダクション・バンドの底
、Evはバレンス・バンドの頂をそれぞれ示している。
プI n、 A l +−y A sバフフッ層、3は
n型1 n、All、−、As電子供給層、4はアン・
ドープI n、Ale−、Asスペーサ層、5Aはアン
・ドープI nXGat−x、Asチャネル層、5Bは
アン・ドープInu Gap−、Asグレーデッド・チ
ャネル層、6はアン・ドープA I B G a I−
gAsコンタクト層、7はソース電極、8はドレイン電
極、9はゲート電極、10は二次元電子ガス層、EFは
フェルミ・レベル、E、はコンダクション・バンドの底
、Evはバレンス・バンドの頂をそれぞれ示している。
前記各部分に於ける主要データを例示すると次の通りで
ある。
ある。
(1)基板1について
添加物:Fe
(2)バッファ層2について
y値:0.52
厚さ:O,S 〔μm〕
(3)電子供給層3について
y値:0.52
厚さ:300 (人〕
不純物濃度:lX1018(値−3〕
(4) スペーサ層4について
y値:0.52
厚さ:50 〔人〕
(5)チャネル層5Aについて
X値:0.53
厚さ:300 (人〕
(6) グレーデッド・チャネル層5BについてU値
:0.53→0.8 厚さ:300 (人〕 (7) コンタクト層6について 2値:0.3 厚さ:300(人〕 (8) ソース電極7及びドレイン電極8材料:Au
Ge/Au 厚さ:500(人)/2000(人〕 (9) ゲート電極9 材料:AIl 厚さ:2000 (人〕 本実施例に於いて、スペーサ層4は電子供給層3に於け
るイオン化不純物に依るキャリヤの散乱を抑制する為に
設けたものであり、必要に応じて形成すれば良く、また
、コンタクト層6は、その下地であるグレーデツド層5
BがI n6,6 Gao、zAsであって、そこにシ
ョットキ・ゲート電極9を形成したのでは、高いショッ
トキ耐圧を得ることはできないので、それを補償する為
に設けたものであり、これも必要に応じて形成すれば良
い。
:0.53→0.8 厚さ:300 (人〕 (7) コンタクト層6について 2値:0.3 厚さ:300(人〕 (8) ソース電極7及びドレイン電極8材料:Au
Ge/Au 厚さ:500(人)/2000(人〕 (9) ゲート電極9 材料:AIl 厚さ:2000 (人〕 本実施例に於いて、スペーサ層4は電子供給層3に於け
るイオン化不純物に依るキャリヤの散乱を抑制する為に
設けたものであり、必要に応じて形成すれば良く、また
、コンタクト層6は、その下地であるグレーデツド層5
BがI n6,6 Gao、zAsであって、そこにシ
ョットキ・ゲート電極9を形成したのでは、高いショッ
トキ耐圧を得ることはできないので、それを補償する為
に設けたものであり、これも必要に応じて形成すれば良
い。
さて、本実施例に於いては、チャネル層5Aと連続して
形成されたグレーデッド・チャネル層5Bはチャネル層
5A側から表面側に向かってInの組成が次第に大きく
なるようにしである。
形成されたグレーデッド・チャネル層5Bはチャネル層
5A側から表面側に向かってInの組成が次第に大きく
なるようにしである。
このようにInを含む化合物半導体を用いた場合、表面
空乏層は発生しないので、二次元電子ガス層10が影響
を受けることはな(、従って、チャネル層5A及びグレ
ーデッド・チャネル層5Bを薄くすることで二次元電子
ガス層lOとゲート電極9との距離が短くなるようにし
て、二次元電子ガス層10に於ける電子濃度を効率良く
制御することができる。
空乏層は発生しないので、二次元電子ガス層10が影響
を受けることはな(、従って、チャネル層5A及びグレ
ーデッド・チャネル層5Bを薄くすることで二次元電子
ガス層lOとゲート電極9との距離が短くなるようにし
て、二次元電子ガス層10に於ける電子濃度を効率良く
制御することができる。
ところで、HEMTに於ける相互コンダクタンスg、は
ゲート電極9の下に存在するキャパシタンスCに比例、
即ち、g wa ” Cであり、このキャパシタンスC
の大きさは、ゲート電極9からチャネルである二次元電
子ガス層10までの距離に反比例するので、前記したよ
うに、チャネル層5A及び5Bを薄くすることができれ
ば、キャパシタンスCは大きくなり、その結果、相互コ
ンダクタンスglIも高くなる。
ゲート電極9の下に存在するキャパシタンスCに比例、
即ち、g wa ” Cであり、このキャパシタンスC
の大きさは、ゲート電極9からチャネルである二次元電
子ガス層10までの距離に反比例するので、前記したよ
うに、チャネル層5A及び5Bを薄くすることができれ
ば、キャパシタンスCは大きくなり、その結果、相互コ
ンダクタンスglIも高くなる。
第2図はグレーデッド・チャネル層5Bに於けるI n
uGa、−、AsのU値の決め方を説明する為のエネル
ギ・バンド・ダイヤグラムであり、第1図に於いて用い
た記号と同記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つ
ものとする。
uGa、−、AsのU値の決め方を説明する為のエネル
ギ・バンド・ダイヤグラムであり、第1図に於いて用い
た記号と同記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つ
ものとする。
図に於いて、Mは金属部分、SはInuGa、−5As
部分をそれぞれ示している。
部分をそれぞれ示している。
図から明らかなように、U値が0.53の場合にはバン
ド・ギャップはコンダクション・ハンドの方に曲がりを
生じ、同じく0.8の場合には平坦となり、同じく1.
0の場合にはバレンス・ハンドの方に曲がりを生じてい
る。従って、表面空乏層を発生させない為にはU値を0
.8にすると良いことが判る。
ド・ギャップはコンダクション・ハンドの方に曲がりを
生じ、同じく0.8の場合には平坦となり、同じく1.
0の場合にはバレンス・ハンドの方に曲がりを生じてい
る。従って、表面空乏層を発生させない為にはU値を0
.8にすると良いことが判る。
本発明に依る反転型高電子移動度トランジスタに於いて
は、チャネル層の構成材料としてInを含有した化合物
半導体を用い、しかも、そのInの組成値をキャリヤ供
給層側から電極がコンタクトする表面側に向けてグレー
デッドとした構成になっている。
は、チャネル層の構成材料としてInを含有した化合物
半導体を用い、しかも、そのInの組成値をキャリヤ供
給層側から電極がコンタクトする表面側に向けてグレー
デッドとした構成になっている。
この構成を採ることに依り、チャネル層には表面空乏層
が拡がることはな(なるので、二次元キャリヤ・ガス層
が表面空乏層の悪影響を受けることは無くなり、従って
、チャネル層を薄くすることが可能となり、ゲート電極
と二次元キャリヤ・ガス層との距離が短くなって、相互
コンダクタンスg1を高めることができて低消費電力化
されると共に二次元キャリヤ・ガス層に於けるキャリヤ
・ガス濃度を効率よく制御することができるものである
。
が拡がることはな(なるので、二次元キャリヤ・ガス層
が表面空乏層の悪影響を受けることは無くなり、従って
、チャネル層を薄くすることが可能となり、ゲート電極
と二次元キャリヤ・ガス層との距離が短くなって、相互
コンダクタンスg1を高めることができて低消費電力化
されると共に二次元キャリヤ・ガス層に於けるキャリヤ
・ガス濃度を効率よく制御することができるものである
。
第1図(A)は本発明一実施例の要部切断側面図、同(
B)は第1図(A)に見られる反転型HEMTのエネル
ギ・バンド・ダイヤグラム、第2図はI n u G
a l−u A sに於けるU値の決め方を説明する為
のエネルギ・ハンド・ダイヤクラム、第3図は従来例の
要部切断側面図を表している。 図に於いて、1は半絶縁性1nP基板、2はアン・ドー
プI ny All−y Asバッファ層、3はn型1
n、All−、As電子供給層、4はアン・ドープI
n y A l l−y A Sスペーサ層、5Aは
アン・ドープI n x G a l−x A sチャ
ネル層、5Bはアン・ドープI n、Gap−、Asグ
レーデッド・チャネル層、6はアン・ドープA i!g
G a I−*Asコンタクト層、7はソース電極、
8はドレイン電極、9はゲート電極、10は二次元電子
ガス層、EFはフェルミ・レベル、ECはコンダクショ
ン・バンドの底、Evはバレンス・バンドの頂をそれぞ
れ示している。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 相 谷 昭 司 代理人弁理士 渡 邊 弘 − 、in’ja臂品をぜt纜竺へεi宰÷C例あ第2図
B)は第1図(A)に見られる反転型HEMTのエネル
ギ・バンド・ダイヤグラム、第2図はI n u G
a l−u A sに於けるU値の決め方を説明する為
のエネルギ・ハンド・ダイヤクラム、第3図は従来例の
要部切断側面図を表している。 図に於いて、1は半絶縁性1nP基板、2はアン・ドー
プI ny All−y Asバッファ層、3はn型1
n、All−、As電子供給層、4はアン・ドープI
n y A l l−y A Sスペーサ層、5Aは
アン・ドープI n x G a l−x A sチャ
ネル層、5Bはアン・ドープI n、Gap−、Asグ
レーデッド・チャネル層、6はアン・ドープA i!g
G a I−*Asコンタクト層、7はソース電極、
8はドレイン電極、9はゲート電極、10は二次元電子
ガス層、EFはフェルミ・レベル、ECはコンダクショ
ン・バンドの底、Evはバレンス・バンドの頂をそれぞ
れ示している。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 相 谷 昭 司 代理人弁理士 渡 邊 弘 − 、in’ja臂品をぜt纜竺へεi宰÷C例あ第2図
Claims (1)
- Inの組成値を電極がコンタクトする表面側に向かって
大きくなるようにグレーデッドとした化合物半導体から
なるチャネル層を有してなる反転型高電子移動度トラン
ジスタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24731386A JPH0691110B2 (ja) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | 反転型高電子移動度トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24731386A JPH0691110B2 (ja) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | 反転型高電子移動度トランジスタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63102270A true JPS63102270A (ja) | 1988-05-07 |
JPH0691110B2 JPH0691110B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=17161541
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24731386A Expired - Lifetime JPH0691110B2 (ja) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | 反転型高電子移動度トランジスタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0691110B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0372637A (ja) * | 1989-03-20 | 1991-03-27 | Fujitsu Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
JPH04162637A (ja) * | 1990-10-25 | 1992-06-08 | Mitsubishi Electric Corp | ヘテロ接合電界効果トランジスタ |
JPH05198600A (ja) * | 1991-08-21 | 1993-08-06 | Hughes Aircraft Co | 反転変調ドープされたヘテロ構造の製造方法 |
US5371387A (en) * | 1990-10-25 | 1994-12-06 | Nec Corporation | Field effect transistors |
US5923056A (en) * | 1996-10-10 | 1999-07-13 | Lucent Technologies Inc. | Electronic components with doped metal oxide dielectric materials and a process for making electronic components with doped metal oxide dielectric materials |
-
1986
- 1986-10-20 JP JP24731386A patent/JPH0691110B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0372637A (ja) * | 1989-03-20 | 1991-03-27 | Fujitsu Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
JPH04162637A (ja) * | 1990-10-25 | 1992-06-08 | Mitsubishi Electric Corp | ヘテロ接合電界効果トランジスタ |
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