JPH01308082A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH01308082A JPH01308082A JP13838688A JP13838688A JPH01308082A JP H01308082 A JPH01308082 A JP H01308082A JP 13838688 A JP13838688 A JP 13838688A JP 13838688 A JP13838688 A JP 13838688A JP H01308082 A JPH01308082 A JP H01308082A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- doped
- carrier
- gaas
- semiconductor device
- 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.)
- Pending
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- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Recrystallisation Techniques (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］
この発明は、高電子移動度を有する電界効果型の半導体
装置に関する。
装置に関する。
［従来の技術］
近時、ＨＥ Ｍ Ｔ （Ｈｊｇｈ Ｅ ＩａｃＬｒｏｎ
ＭｏｂＮＩＬｙＴ ｒａｎｓｌｓＬｏｒ高電子移動度
トランジスタ）と称される高速半導体デバイスが注目さ
れている。このＨＥＭＴは速い動作特性を示すことから
スイッチング素子等としての利用が期待されている。
ＭｏｂＮＩＬｙＴ ｒａｎｓｌｓＬｏｒ高電子移動度
トランジスタ）と称される高速半導体デバイスが注目さ
れている。このＨＥＭＴは速い動作特性を示すことから
スイッチング素子等としての利用が期待されている。
第３図にＨＥＭＴの基本構造を示す。ＧａＡｓ基板１上
にバッファ層２が設けられ、このバッファ層２の上にド
ーピングされないＧａＡｓ層−３及びドーピングされた
ＡＩＧａＡＳ層４がこの順に形成され、この層４の上面
にソース電極５、ドレイン電極６及びゲート電極７が設
けられている。
にバッファ層２が設けられ、このバッファ層２の上にド
ーピングされないＧａＡｓ層−３及びドーピングされた
ＡＩＧａＡＳ層４がこの順に形成され、この層４の上面
にソース電極５、ドレイン電極６及びゲート電極７が設
けられている。
この場合に、ドーピングされたＡ ｌＧａＡｓ層４はＧ
ａＡｓ層３よりもバンドギャップが広いため、層４に存
在するドーピングされたキャリヤがＧａＡｓ層３に供給
されてＧａＡｓ層３の境界部３ａを走行する。ＧａＡｓ
層３はドーピングされていないから、キャリヤが不純物
イオンによる散乱を受けない。従って、キャリヤはＧａ
Ａｓ層３中を高移動度で走行し、このため大きな相互コ
ンダクタンスを得ることができ、高速スイッチングが可
能となる。
ａＡｓ層３よりもバンドギャップが広いため、層４に存
在するドーピングされたキャリヤがＧａＡｓ層３に供給
されてＧａＡｓ層３の境界部３ａを走行する。ＧａＡｓ
層３はドーピングされていないから、キャリヤが不純物
イオンによる散乱を受けない。従って、キャリヤはＧａ
Ａｓ層３中を高移動度で走行し、このため大きな相互コ
ンダクタンスを得ることができ、高速スイッチングが可
能となる。
［発明が解決しようとする課題］
ところで、このような構造を有するＨＥＭＴにおいては
、ＧａＡｓ層３とＡｌＧａＡｓ層４との境界部分のエネ
ルギポテンシャルは第４図に示すようになり、移動する
キャリヤはへテロ接合界面近傍において２次元ガスを形
成しており、非常に小さな厚みを何していてキャリヤ濃
度は小さい。
、ＧａＡｓ層３とＡｌＧａＡｓ層４との境界部分のエネ
ルギポテンシャルは第４図に示すようになり、移動する
キャリヤはへテロ接合界面近傍において２次元ガスを形
成しており、非常に小さな厚みを何していてキャリヤ濃
度は小さい。
これに対し、ＨＥＭＴにおけるスイッチング速度を更に
増加させようとした場合、相互コンダクタンスを一層増
加させなくてはならず、このためにはＧａＡｓ層３を走
行するキャリヤ濃度を増加させる。必要かある。
増加させようとした場合、相互コンダクタンスを一層増
加させなくてはならず、このためにはＧａＡｓ層３を走
行するキャリヤ濃度を増加させる。必要かある。
このように走行するキャリヤ濃度を増加させるためには
、ＡｌＧａＡｓ層４のドーピング濃度を増加させること
が考えられる。しかしながら、この場合にはキャリヤ濃
度が一定以上になるとキャリヤが層４にたまり、層３を
走行するキャリヤ濃度を有効に増加させることができな
い。
、ＡｌＧａＡｓ層４のドーピング濃度を増加させること
が考えられる。しかしながら、この場合にはキャリヤ濃
度が一定以上になるとキャリヤが層４にたまり、層３を
走行するキャリヤ濃度を有効に増加させることができな
い。
このような問題を解決するために、層３にドーピングす
ることも考えられるが、不純物イオンによるキャリヤの
散乱のためキャリヤの高移動度が損われてしまう。
ることも考えられるが、不純物イオンによるキャリヤの
散乱のためキャリヤの高移動度が損われてしまう。
この発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであ
って、高キャリヤ移動度及び高キャリヤ濃度を有し、ス
イッチング速度が極めて大きい半導体装置を提供するこ
とを目的とする。
って、高キャリヤ移動度及び高キャリヤ濃度を有し、ス
イッチング速度が極めて大きい半導体装置を提供するこ
とを目的とする。
［課題を解決するための手段］
この発明に係る半導体装置は、半導体支持体と、この支
持体上に形成されドーピング層と非ドーピング層とから
なるドーピング超格子構造を有するキャリヤ移動層と、
このキャリヤ移動層の上にヘテロ接合するように形成さ
れキャリヤ移動層よりもエネルギバンドギャップが広い
半導体層と、この半導体層上に適長間隔をおいて設けら
れたソース及びドレイン電極と、これら電極間を流れる
電流を制御するためのゲート電極とを有することを特徴
とする。この場合に、ドーピング層の層厚が１乃至５０
人であることが好ましく、非ドーピング層の層厚が５０
乃至１００人であることが好ましい。なお、ドーピング
超格ｒを形成するドーピング層及び非ドーピング層は、
夫々、ｎ型のＧａＡｓ及びＧａＡｓで形成することがで
きる。
持体上に形成されドーピング層と非ドーピング層とから
なるドーピング超格子構造を有するキャリヤ移動層と、
このキャリヤ移動層の上にヘテロ接合するように形成さ
れキャリヤ移動層よりもエネルギバンドギャップが広い
半導体層と、この半導体層上に適長間隔をおいて設けら
れたソース及びドレイン電極と、これら電極間を流れる
電流を制御するためのゲート電極とを有することを特徴
とする。この場合に、ドーピング層の層厚が１乃至５０
人であることが好ましく、非ドーピング層の層厚が５０
乃至１００人であることが好ましい。なお、ドーピング
超格ｒを形成するドーピング層及び非ドーピング層は、
夫々、ｎ型のＧａＡｓ及びＧａＡｓで形成することがで
きる。
［作用］
この発明においては、キャリヤ移動層をドーピングされ
た層とドーピングされない層とからなるドーピング超格
子構造とした。この発明のドーピング超格子は、極めて
薄いドーピング層と非ドーピング層とが交互に積層した
ものである。このドーピング超格子は、各層間のポテン
シャルの差が極めて小さいため、ドーピング層のキャリ
ヤが非ドーピング層にも広がる。非ドーピング層ではキ
ャリヤの移動がイオン化した不純物原子と空間的に分離
されており、高いキャリヤ移動度を得ることができる。
た層とドーピングされない層とからなるドーピング超格
子構造とした。この発明のドーピング超格子は、極めて
薄いドーピング層と非ドーピング層とが交互に積層した
ものである。このドーピング超格子は、各層間のポテン
シャルの差が極めて小さいため、ドーピング層のキャリ
ヤが非ドーピング層にも広がる。非ドーピング層ではキ
ャリヤの移動がイオン化した不純物原子と空間的に分離
されており、高いキャリヤ移動度を得ることができる。
また、不純物のドーピングをヘテロ接合したバンドギャ
ップが広い半導体層ではなく、キャリヤ移動層に直接行
なっているので高いキャリヤ濃度を得ることができる。
ップが広い半導体層ではなく、キャリヤ移動層に直接行
なっているので高いキャリヤ濃度を得ることができる。
従って、高い相互コンダクタンスを得ることができ、ス
イッチング速度を著しく高めることができる。
イッチング速度を著しく高めることができる。
［実施例］
以下、添附図面を参照してこの発明の一実施例について
具体的に説明する。
具体的に説明する。
第１図はこの実施例に係る半導体装置を示す断面図であ
る。第１図中、参照符号１１はＧａＡｓ基板を示し、こ
の基板１１の上にはＧａＡｓバッファ層１２が形成され
ており、これら基板１１及びバッファ層１２により支持
体１３が構成されている。バッファ層１２の上には後述
するドーピング超格子構造のキャリヤ移動層１４か形成
されており、このキャリヤ移動層１４の上にはＡｌＧａ
Ａｓ層１５が形成されている。
る。第１図中、参照符号１１はＧａＡｓ基板を示し、こ
の基板１１の上にはＧａＡｓバッファ層１２が形成され
ており、これら基板１１及びバッファ層１２により支持
体１３が構成されている。バッファ層１２の上には後述
するドーピング超格子構造のキャリヤ移動層１４か形成
されており、このキャリヤ移動層１４の上にはＡｌＧａ
Ａｓ層１５が形成されている。
ＡｌＧａＡｓ層１５の上面には、ソース電極１６及びド
レイン電極１７、並びにソース及びドレイン電極１６．
１７の間にゲート電極１８が設けられている。
レイン電極１７、並びにソース及びドレイン電極１６．
１７の間にゲート電極１８が設けられている。
キャリヤ移動層１４は、不純物例えばＳｔがドーピング
されたｎ−ＧａＡｓ層２１とドーピングされないＧａＡ
ｓ層２２が交互に積層してなるドーピング超格子構造を
有している。この場合に、各層の厚みは１００Å以下程
度と極めて薄いことが好ましく、特に、ｎ −Ｇ ａ
Ａ ｓ層２１が１乃至５０人程度であり、ＧａＡｓ層２
２が５０乃至１００人程１であることが好ましい。また
、積層数は４層乃至３０層程度が好ましい。この場合に
、キャリヤ移動層１４はドーピングされたｎ−ＧａＡｓ
層２１を含んでいるので、この層２１から移動キャリヤ
としての電子を得ることができ、従来のＨＥＭＴよりも
キャリヤ濃度を増加させることができる。
されたｎ−ＧａＡｓ層２１とドーピングされないＧａＡ
ｓ層２２が交互に積層してなるドーピング超格子構造を
有している。この場合に、各層の厚みは１００Å以下程
度と極めて薄いことが好ましく、特に、ｎ −Ｇ ａ
Ａ ｓ層２１が１乃至５０人程度であり、ＧａＡｓ層２
２が５０乃至１００人程１であることが好ましい。また
、積層数は４層乃至３０層程度が好ましい。この場合に
、キャリヤ移動層１４はドーピングされたｎ−ＧａＡｓ
層２１を含んでいるので、この層２１から移動キャリヤ
としての電子を得ることができ、従来のＨＥＭＴよりも
キャリヤ濃度を増加させることができる。
また、ドーピング超格子を構成する層２１及び層２２の
間のポテンシャルの差は、第２図に示すように極めて小
さく、はとんど差がないといってよい。この点において
、ドーピング超格子と組成超格子とを明確に区別するこ
とができる。このように層２１と層２２のポテンシャル
の差が小さいので、ｎ−ＧａＡｓ層２１からＧａＡｓ層
２２にも電子が広がり、ソース電極１６とドレイン電極
１７との間に所定電圧を印加した場合に、ドーピングさ
れていないＧａＡｓ層２２中をも電子が移動するように
なる。この場合に、ＧａＡｓ層２２はドーピングされて
いないので、イオン化した不純物による影響を受けるこ
となく電子が高速で移動する。特に、ドーピングされた
ｎ−ＧａＡｓ層２１が数人の場合には、キャリヤ移動層
１４中の大部分の電子がイオン化した不純物電子と空間
的に分離されることとなるため、極めて高い電子移動度
を示す。
間のポテンシャルの差は、第２図に示すように極めて小
さく、はとんど差がないといってよい。この点において
、ドーピング超格子と組成超格子とを明確に区別するこ
とができる。このように層２１と層２２のポテンシャル
の差が小さいので、ｎ−ＧａＡｓ層２１からＧａＡｓ層
２２にも電子が広がり、ソース電極１６とドレイン電極
１７との間に所定電圧を印加した場合に、ドーピングさ
れていないＧａＡｓ層２２中をも電子が移動するように
なる。この場合に、ＧａＡｓ層２２はドーピングされて
いないので、イオン化した不純物による影響を受けるこ
となく電子が高速で移動する。特に、ドーピングされた
ｎ−ＧａＡｓ層２１が数人の場合には、キャリヤ移動層
１４中の大部分の電子がイオン化した不純物電子と空間
的に分離されることとなるため、極めて高い電子移動度
を示す。
このように構成される半導体装置は、基本的には電界効
果型トランジスタであるから、ソース電極１６及びドレ
イン電極１７に所定電圧を印加しつつゲート電極１８に
よりキャリヤ移動層１４を流れる電流値を制御すること
により動作させる。
果型トランジスタであるから、ソース電極１６及びドレ
イン電極１７に所定電圧を印加しつつゲート電極１８に
よりキャリヤ移動層１４を流れる電流値を制御すること
により動作させる。
この際に、キャリヤ移動層１４を前述のような特性を有
するドーピング超格子構造としたので、相互コンダクタ
ンスを太き（することができ、スイッチング速度を極め
て高速にすることができる。
するドーピング超格子構造としたので、相互コンダクタ
ンスを太き（することができ、スイッチング速度を極め
て高速にすることができる。
なお、この実施例においては、キャリヤ移動層としてｎ
−ＧａＡｓ層及びＧａＡｓ層のドーピング超格子構造と
したが、これに限らず、例えばｎ−１ｎＡｓ及びＩｎＡ
ｓ等、他の材料で形成することもできる。また、キャリ
ヤ移動層を構成するドーピング層としては上述のような
ｎ型に限らずＺｎ、Ｂｅ等をドーピングしたｐ型でもよ
い。
−ＧａＡｓ層及びＧａＡｓ層のドーピング超格子構造と
したが、これに限らず、例えばｎ−１ｎＡｓ及びＩｎＡ
ｓ等、他の材料で形成することもできる。また、キャリ
ヤ移動層を構成するドーピング層としては上述のような
ｎ型に限らずＺｎ、Ｂｅ等をドーピングしたｐ型でもよ
い。
この場合には、移動するキャリヤはホールである。
更に、キャリヤ移動層の上に形成される半導体層として
ＡｌＧａＡｓを使用したが、これに限らず、要するにキ
ャリヤ移動層よりもバンドギャップが広い半導体であれ
ばよい。
ＡｌＧａＡｓを使用したが、これに限らず、要するにキ
ャリヤ移動層よりもバンドギャップが広い半導体であれ
ばよい。
［発明の効！、ｌ！］
この発明によれば、キャリヤｔし動程をドーピングされ
た病とドーピングされない層とからなるドーピング超格
子構造としたので、各層間のポテンシャルの差が極めて
小さく、ドーピング層のキャリヤが非ドーピング層にも
広がり、高いキャリヤ濃度を得ることができる。しかも
、非ドーピング層ではキャリヤの移動がイオン化した不
純物原子と空間的に分離されており、高キャリヤ移動度
を得ることができる。従って、高い相互コンダクタンス
を得ることができ、スイッチング速度を著しく高めるこ
とができる。
た病とドーピングされない層とからなるドーピング超格
子構造としたので、各層間のポテンシャルの差が極めて
小さく、ドーピング層のキャリヤが非ドーピング層にも
広がり、高いキャリヤ濃度を得ることができる。しかも
、非ドーピング層ではキャリヤの移動がイオン化した不
純物原子と空間的に分離されており、高キャリヤ移動度
を得ることができる。従って、高い相互コンダクタンス
を得ることができ、スイッチング速度を著しく高めるこ
とができる。
第１図はこの発明の一実施例に係る半導体装置を示す断
面図、第２図はそのエネルギーバンド図、第３図は従来
のＨＥＭＴを示す断面図、第４図はそのエネルギーバン
ド図である。 １３・・・支持体、１４・・・キャリヤ移動層、１５・
・・半導体層、１６，１７．１８・・・電極、２１・・
・ドーピング層、２２・・・非ドーピング層。 特許出願人 カシオ計算機株式会社 ■−卜、＼１、＼′ｉ′セ
面図、第２図はそのエネルギーバンド図、第３図は従来
のＨＥＭＴを示す断面図、第４図はそのエネルギーバン
ド図である。 １３・・・支持体、１４・・・キャリヤ移動層、１５・
・・半導体層、１６，１７．１８・・・電極、２１・・
・ドーピング層、２２・・・非ドーピング層。 特許出願人 カシオ計算機株式会社 ■−卜、＼１、＼′ｉ′セ
Claims (3)
- （１）半導体支持体と、この支持体上に形成されドーピ
ング層と非ドーピング層とからなるドーピング超格子構
造を有するキャリヤ移動層と、このキャリヤ移動層の上
にヘテロ接合するように形成されキャリヤ移動層よりも
エネルギバンドギャップが広い半導体層と、この半導体
層上に適長間隔をおいて設けられたソース及びドレイン
電極と、これら電極間を流れる電流を制御するためのゲ
ート電極とを有することを特徴とする半導体装置。 - （２）前記ドーピング層の厚みが１乃至５０Åの範囲内
であり、前記非ドーピング層の厚みが５０乃至１００Å
の範囲であることを特徴とする請求項第１項に記載の半
導体装置。 - （３）前記ドーピング層はｎ型のＧａＡｓで形成されて
おり、前記非ドーピング層はＧａＡｓで形成されている
ことを特徴とする請求項第１項又は第２項に記載の半導
体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13838688A JPH01308082A (ja) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13838688A JPH01308082A (ja) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01308082A true JPH01308082A (ja) | 1989-12-12 |
Family
ID=15220729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13838688A Pending JPH01308082A (ja) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01308082A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02299273A (ja) * | 1989-05-15 | 1990-12-11 | Toshiba Corp | 電界効果トランジスタ |
| US7365369B2 (en) * | 1997-06-11 | 2008-04-29 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
-
1988
- 1988-06-07 JP JP13838688A patent/JPH01308082A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02299273A (ja) * | 1989-05-15 | 1990-12-11 | Toshiba Corp | 電界効果トランジスタ |
| US7365369B2 (en) * | 1997-06-11 | 2008-04-29 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
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