JPS63107173A - 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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- JPS63107173A JPS63107173A JP25418186A JP25418186A JPS63107173A JP S63107173 A JPS63107173 A JP S63107173A JP 25418186 A JP25418186 A JP 25418186A JP 25418186 A JP25418186 A JP 25418186A JP S63107173 A JPS63107173 A JP S63107173A
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Classifications
-
- 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
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/432—Heterojunction gate for field effect devices
-
- 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
- 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
- H01L29/7782—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 confinement of carriers by at least two heterojunctions, e.g. DHHEMT, quantum well HEMT, DHMODFET
- H01L29/7783—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 confinement of carriers by at least two heterojunctions, e.g. DHHEMT, quantum well HEMT, DHMODFET using III-V semiconductor material
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (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、高周波増幅回路、高速集積回路、光電子集積
回路等に応用される電界効果トランジスタに関するもの
である。
回路等に応用される電界効果トランジスタに関するもの
である。
［従来の技術］
ヘテロ接合界面に形成される２次元電子を用いたトラン
ジスタとしては、従来より、いくつかのものが提案され
ている。たとえば、特公昭５９−５３７１４、特開昭５
６−４５０７９およびジャパニーズ拳ジャーナル・オブ
・アプライド・フィジックス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊ
ｏｕｒｎａｌ ｏｒＡｐｐｌｉｅｄＰｌ＋ｙｓｉｃｓ
）第１９巻、１９８０年、Ｌ２２５頁などに、このタ
イプのトランジスタが記載されている。これらに記載さ
れたトランジスタでは、基板としてガリウム・砒素が用
いられている。ガリウム・砒素を基板として用いた場合
には、室温での２次元電子の移動度は８０００ｃｍ２／
Ｖ−ｓｅＣ程度である。これに対して、インジウム・リ
ン（以下１ｎＰと記す）を基板として用いた場合には、
室温での２次元電子の移動度としては１２００００ｍ２
／■・ｓｅｃ程度が得られる。したがって高周波特性や
増幅率の優れた電界効果トランジスタを実現することが
できる。ＩｎＰを基板として用いる２次元電子トランジ
スタとしては、■ＥＥＥφエレクトロン・デバイス・レ
タース（Ｅｌｃｃｔｒｏｎ Ｄｃｖｉｃｃ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ ） Ｃ，Ｙ、 Ｃｈ ｅ ｎ等。
ジスタとしては、従来より、いくつかのものが提案され
ている。たとえば、特公昭５９−５３７１４、特開昭５
６−４５０７９およびジャパニーズ拳ジャーナル・オブ
・アプライド・フィジックス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊ
ｏｕｒｎａｌ ｏｒＡｐｐｌｉｅｄＰｌ＋ｙｓｉｃｓ
）第１９巻、１９８０年、Ｌ２２５頁などに、このタ
イプのトランジスタが記載されている。これらに記載さ
れたトランジスタでは、基板としてガリウム・砒素が用
いられている。ガリウム・砒素を基板として用いた場合
には、室温での２次元電子の移動度は８０００ｃｍ２／
Ｖ−ｓｅＣ程度である。これに対して、インジウム・リ
ン（以下１ｎＰと記す）を基板として用いた場合には、
室温での２次元電子の移動度としては１２００００ｍ２
／■・ｓｅｃ程度が得られる。したがって高周波特性や
増幅率の優れた電界効果トランジスタを実現することが
できる。ＩｎＰを基板として用いる２次元電子トランジ
スタとしては、■ＥＥＥφエレクトロン・デバイス・レ
タース（Ｅｌｃｃｔｒｏｎ Ｄｃｖｉｃｃ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ ） Ｃ，Ｙ、 Ｃｈ ｅ ｎ等。
ＥＤＬ−３巻、１９８２年、１５２頁に記載されている
ものが知られている。
ものが知られている。
第２図は、ＩｎＰを基板として用いた従来の２次元電子
トランジスタの構成を示す断面図である。
トランジスタの構成を示す断面図である。
ＩｎＰ基板２１の上には、不純物無添加のアルミニウム
・インジウム・砒素混晶半導体層（以下ＡａＩｎＡｓ層
と＝己す）２２、ガリウム・インジウム・砒素混晶半導
体層（以下Ｇａ Ｉ ｎＡｓ層と記す）２３、ｎ型不純
物が添加されたＡｌＩｎＡｓｌＩｎＡｓ層形４されてい
る。制御電極２６は、ｎ型ＡｕＩｎＡｓ層２４上に設け
られており、該制御電極２６０両側にソース電極２７お
よびドレイン電極２８が設けられている。
・インジウム・砒素混晶半導体層（以下ＡａＩｎＡｓ層
と＝己す）２２、ガリウム・インジウム・砒素混晶半導
体層（以下Ｇａ Ｉ ｎＡｓ層と記す）２３、ｎ型不純
物が添加されたＡｌＩｎＡｓｌＩｎＡｓ層形４されてい
る。制御電極２６は、ｎ型ＡｕＩｎＡｓ層２４上に設け
られており、該制御電極２６０両側にソース電極２７お
よびドレイン電極２８が設けられている。
Ｇ ａ’ Ｉ ｎ Ａ ｓ層２３とｎ型ＡｌｌＩｎＡｓ
層２４の界面には、２次元電子層２５が形成されており
、この２次元電子層２５の電子密度を制御することによ
り、ソース電極２７とドレイン電極２８の間を流れる電
流が制御される。
層２４の界面には、２次元電子層２５が形成されており
、この２次元電子層２５の電子密度を制御することによ
り、ソース電極２７とドレイン電極２８の間を流れる電
流が制御される。
［発明が解決しようとする問題点コ
しかしながら、以上説明したような従来の電界効果トラ
ンジスタにおいては、意図的には不純物の添加されてい
ないＡ店ＩｎＡｓ層２２中にＩｎＰ基板２１中の不純物
が拡散し、得られたトランジスタの特性として、良好な
ピンチオフが得られないという問題点があった。また、
このように基板中の不純物により影響を受けるため、ト
ランジスタ特性が基板のロフトによってばらつきを生じ
るという問題点もあった。
ンジスタにおいては、意図的には不純物の添加されてい
ないＡ店ＩｎＡｓ層２２中にＩｎＰ基板２１中の不純物
が拡散し、得られたトランジスタの特性として、良好な
ピンチオフが得られないという問題点があった。また、
このように基板中の不純物により影響を受けるため、ト
ランジスタ特性が基板のロフトによってばらつきを生じ
るという問題点もあった。
それゆえに、本発明の目的は、ピンチオフ特性が優れ、
かつ基板のロットごとにばらつくことのない高品質の電
界効果トランジスタを提供することにある。
かつ基板のロットごとにばらつくことのない高品質の電
界効果トランジスタを提供することにある。
「問題点を解決するための手段および作用］上記の目的
を達成するための本発明の構成を、実施例に対応する第
１図を用いて説明する。ＩｎＰ基板１上に、ｎ型不純物
が添加された第１のＡＩ Ｉ ｎ Ａ ｓ層２が形成さ
れ、該第１のＡＩＩｎＡＳ層２」二には、不純物が添加
されていないＧａＩｎＡｓ層３が形成され、さらに該Ｇ
ａ Ｉ ｎＡｓＡｓ上に第２のＡｕｌｎＡｓ層５か形成
される。第１のＡＣｊＩｎＡｓ層２には、ＩｎＰ基板１
から拡散する不純物の濃度に比べて非常に高い濃度のｎ
型不純物が添加される。
を達成するための本発明の構成を、実施例に対応する第
１図を用いて説明する。ＩｎＰ基板１上に、ｎ型不純物
が添加された第１のＡＩ Ｉ ｎ Ａ ｓ層２が形成さ
れ、該第１のＡＩＩｎＡＳ層２」二には、不純物が添加
されていないＧａＩｎＡｓ層３が形成され、さらに該Ｇ
ａ Ｉ ｎＡｓＡｓ上に第２のＡｕｌｎＡｓ層５か形成
される。第１のＡＣｊＩｎＡｓ層２には、ＩｎＰ基板１
から拡散する不純物の濃度に比べて非常に高い濃度のｎ
型不純物が添加される。
以上の構成にすることにより、２次元電子層４は、第１
のＡ（ｊＩｎＡｓ層２とＧａＩｎＡｓ層３との間の界面
に形成され、従来と異なり基板に近い側に形成される。
のＡ（ｊＩｎＡｓ層２とＧａＩｎＡｓ層３との間の界面
に形成され、従来と異なり基板に近い側に形成される。
しかし、Ｇａ Ｉ ｎＡｓ層には、一般的にショットキ
ー接触を形成させることか難しい。そこで、本発明では
、Ｇａ ＩｎＡｓｎＡｓ層側上電極を直接形成させるの
ではなく、ショットキー接触を形成させることが容易な
材料をその上に形成した後、制御電極を形成させている
。このショットキー接触を形成させることが容易な材料
としてはＡｌＩｎＡｓが知られており、この理由から、
本発明において第２のＡαＩｎＡｓ層が形成されている
。第１図に示すように、第２のＡｌＩｎＡｓ層５上に制
御電極６を設けるこにより、制御電極６から空乏層が拡
がり、２次元電子層４の電子密度を制御することが可能
となり、これによってソース電極７とドレイン電極８の
間を流れる電流を制御することができる。
ー接触を形成させることか難しい。そこで、本発明では
、Ｇａ ＩｎＡｓｎＡｓ層側上電極を直接形成させるの
ではなく、ショットキー接触を形成させることが容易な
材料をその上に形成した後、制御電極を形成させている
。このショットキー接触を形成させることが容易な材料
としてはＡｌＩｎＡｓが知られており、この理由から、
本発明において第２のＡαＩｎＡｓ層が形成されている
。第１図に示すように、第２のＡｌＩｎＡｓ層５上に制
御電極６を設けるこにより、制御電極６から空乏層が拡
がり、２次元電子層４の電子密度を制御することが可能
となり、これによってソース電極７とドレイン電極８の
間を流れる電流を制御することができる。
また、本発明では、ＩｎＰ基板１上に、不純物濃度の高
いｎ型の第１のＡαＩｎＡｓ層が形成されているため、
ＩｎＰ基板１から拡散する不純物による影響を該第１の
ＡｆＬＩｎＡｓ層によって少なくすることができる。
いｎ型の第１のＡαＩｎＡｓ層が形成されているため、
ＩｎＰ基板１から拡散する不純物による影響を該第１の
ＡｆＬＩｎＡｓ層によって少なくすることができる。
［実施例］
以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。
半絶縁性ＩｎＰ基板１上に、有機金属気相成長法あるい
はガスソースＭ Ｂ Ｅ （Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ−ｂｃ
ａｍ ｃｐｉｔａｘｙ）法により、基板温度６００’Ｃ
〜６５０℃において、ｎ型不純物を添加した第１のＡｌ
ｌｎＡｓ層２を形成する。ｎ型不純物としては、Ｓｉ、
Ｓ、Ｓｅなどを水素化物の形で供給し、その密度はｌＸ
ｌ０” 〜５ｘｌ ０１８ｃｍ−３程度にし、厚さは５
００Ａ〜２０００Ａの範囲にする。一般に、ＩｎＰ基板
１から拡散する不純物の密度は、１０”ｃｍ−３程度で
あり、また拡散深さも３００Ａ程度であるので、第１の
ＡＩ）、ＩｎＡｓｎＡｓ層上述の不純物密度および厚さ
とすることにより、ＩｎＰ基板１から拡散する不純物の
影響をほとんどなくすることができる。次に、不純物無
添加のＧａｌｎＡｓ層３を２００Ａ〜２０００人程度の
厚さで形成し、第２のＡαＩ’ｎＡｓ層５を２００Ａ〜
１００ＯＡ程度の厚さで形成する。第１のＡｒＬｌｎＡ
ｓ層２、ＧａＩｎＡｓ層３および第２のＡｌＩｎＡｓ層
５の混晶組成は、ＩｎＰ基板１との格子不整が０．１％
以下となるように形成する。
はガスソースＭ Ｂ Ｅ （Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ−ｂｃ
ａｍ ｃｐｉｔａｘｙ）法により、基板温度６００’Ｃ
〜６５０℃において、ｎ型不純物を添加した第１のＡｌ
ｌｎＡｓ層２を形成する。ｎ型不純物としては、Ｓｉ、
Ｓ、Ｓｅなどを水素化物の形で供給し、その密度はｌＸ
ｌ０” 〜５ｘｌ ０１８ｃｍ−３程度にし、厚さは５
００Ａ〜２０００Ａの範囲にする。一般に、ＩｎＰ基板
１から拡散する不純物の密度は、１０”ｃｍ−３程度で
あり、また拡散深さも３００Ａ程度であるので、第１の
ＡＩ）、ＩｎＡｓｎＡｓ層上述の不純物密度および厚さ
とすることにより、ＩｎＰ基板１から拡散する不純物の
影響をほとんどなくすることができる。次に、不純物無
添加のＧａｌｎＡｓ層３を２００Ａ〜２０００人程度の
厚さで形成し、第２のＡαＩ’ｎＡｓ層５を２００Ａ〜
１００ＯＡ程度の厚さで形成する。第１のＡｒＬｌｎＡ
ｓ層２、ＧａＩｎＡｓ層３および第２のＡｌＩｎＡｓ層
５の混晶組成は、ＩｎＰ基板１との格子不整が０．１％
以下となるように形成する。
第２のＡＩＬＩｎＡｓ層５は、トランジスタの所要特性
により、不純物無添加、ｐ型またはｎ型にする。すなわ
ち、高入力耐圧が必要な場合には、不純物無添加とし、
高ドレイン電流が必要な場合にはｎ型とし、しきい値電
圧を正にする場合にはｐ型とする。ｎ型はＳｉ、Ｓ、Ｓ
ｅなどの不純物を１０” ｃｍ−３〜１０” ｃｍ−”
添加し、ｐ型はＺｎ、Ｍｇ、Ｍｎなどの不純物を１０１
１０ｌ６ ” 〜１０” ｃｍ−’程度添加する。
により、不純物無添加、ｐ型またはｎ型にする。すなわ
ち、高入力耐圧が必要な場合には、不純物無添加とし、
高ドレイン電流が必要な場合にはｎ型とし、しきい値電
圧を正にする場合にはｐ型とする。ｎ型はＳｉ、Ｓ、Ｓ
ｅなどの不純物を１０” ｃｍ−３〜１０” ｃｍ−”
添加し、ｐ型はＺｎ、Ｍｇ、Ｍｎなどの不純物を１０１
１０ｌ６ ” 〜１０” ｃｍ−’程度添加する。
さらにＡｕ−Ｇｅ合金からなる低抗性接触金属を蒸着し
、たとえば４００°Ｃで合金化することにより、ソース
電極７およびドレイン電極８を形成する。最後に、たと
えばＡ肛、 Ｐ ｔ、 Ａｕ、 Ｗ。
、たとえば４００°Ｃで合金化することにより、ソース
電極７およびドレイン電極８を形成する。最後に、たと
えばＡ肛、 Ｐ ｔ、 Ａｕ、 Ｗ。
ＷＳｉなどから選ばれた制御電極６を蒸芒法などの方法
により形成し完成させる。
により形成し完成させる。
［発明の効果コ
本発明の電界効果トランジスタでは、ＩｎＰ基板上に意
図的に高濃度のｎ型不純物を添加した第１のＡ仁１ｎＡ
ｓ層が形成されているため、ＩｎＰ基板から拡散する不
純物の影響を著しく低減させることができる。したがで
て、本発明によれば、再現性良く、高周波特性・増幅特
性の優れた電界効果トランジスタとすることができる。
図的に高濃度のｎ型不純物を添加した第１のＡ仁１ｎＡ
ｓ層が形成されているため、ＩｎＰ基板から拡散する不
純物の影響を著しく低減させることができる。したがで
て、本発明によれば、再現性良く、高周波特性・増幅特
性の優れた電界効果トランジスタとすることができる。
第１図は、本発明の一実施例を説明するための断面図で
ある。第２図は、従来の電界効果トランジスタを示す断
面図である。 図において、１はＩｎＰ基板、２は第１のＡＣ７ｎＡｓ
層、３はＧａ Ｉ ｎＡｓ層、４は２次元電子層、５は
第２のＡＱｌｎＡｓ層、６は制御電極、７はソース電極
、８はドレイン電極を示す。 （ほか２名） ゛、’、、Ｈ−＋ 第２図 ２７２ど ２３
ある。第２図は、従来の電界効果トランジスタを示す断
面図である。 図において、１はＩｎＰ基板、２は第１のＡＣ７ｎＡｓ
層、３はＧａ Ｉ ｎＡｓ層、４は２次元電子層、５は
第２のＡＱｌｎＡｓ層、６は制御電極、７はソース電極
、８はドレイン電極を示す。 （ほか２名） ゛、’、、Ｈ−＋ 第２図 ２７２ど ２３
Claims (4)
- （１）ＩｎＰ基板上に、ｎ型不純物が添加された第１の
ＡｌＩｎＡｓ層を形成し、該第１のＡｌＩｎＡｓ層上に
不純物が添加されていないＧａＩｎＡｓ層を形成し、該
ＧａＩｎＡｓ層上に第２のＡｌＩｎＡｓ層を形成し、該
第２のＡｌＩｎＡｓ層上に制御電極を設け、該制御電極
の両側に前記ＧａＩｎＡｓ層に対して抵抗性接触となる
ソース電極およびドレイン電極を設けたことを特徴とす
る、電界効果トランジスタ。 - （２）前記第２のＡｌＩｎＡｓ層に不純物が添加されて
いないことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電
界効果トランジスタ。 - （３）前記第２のＡｌＩｎＡｓ層の伝導型がｐ型である
ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の電界効
果トランジスタ。 - （４）前記第２のＡｌＩｎＡｓ層の伝導型がｎ型である
ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の電界効
果トランジスタ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25418186A JPS63107173A (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | 電界効果トランジスタ |
| EP87115444A EP0264932A1 (en) | 1986-10-24 | 1987-10-21 | Field effect transistor |
| KR1019870011772A KR900008154B1 (ko) | 1986-10-24 | 1987-10-23 | 전계효과 트랜지스터 |
| CA000550121A CA1261977A (en) | 1986-10-24 | 1987-10-23 | Field effect transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25418186A JPS63107173A (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | 電界効果トランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63107173A true JPS63107173A (ja) | 1988-05-12 |
| JPH0312770B2 JPH0312770B2 (ja) | 1991-02-21 |
Family
ID=17261356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25418186A Granted JPS63107173A (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | 電界効果トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63107173A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0230149A (ja) * | 1988-07-20 | 1990-01-31 | Sanyo Electric Co Ltd | ヘテロ接合電界効果トランジスタ |
| US5127603A (en) * | 1989-12-13 | 1992-07-07 | Shimano Industrial Co., Ltd. | Fishing reel with cover for enclosing control dial |
-
1986
- 1986-10-24 JP JP25418186A patent/JPS63107173A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0230149A (ja) * | 1988-07-20 | 1990-01-31 | Sanyo Electric Co Ltd | ヘテロ接合電界効果トランジスタ |
| US5127603A (en) * | 1989-12-13 | 1992-07-07 | Shimano Industrial Co., Ltd. | Fishing reel with cover for enclosing control dial |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0312770B2 (ja) | 1991-02-21 |
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