JPH02130933A - 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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- JPH02130933A JPH02130933A JP28541388A JP28541388A JPH02130933A JP H02130933 A JPH02130933 A JP H02130933A JP 28541388 A JP28541388 A JP 28541388A JP 28541388 A JP28541388 A JP 28541388A JP H02130933 A JPH02130933 A JP H02130933A
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- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
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- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract 1
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- 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〕
本発明は、２次元電子ガスを利用する高速電界効果トラ
ンジスタに関する。
ンジスタに関する。
ＩｎＰに格子整合するＩｎＣｒａＡｓは、その有する高
い室温移動度、電子飽和速度から超高速デバイスへの応
用が研究されている０例えば、広部等により、１９８６
年のインターナショナル・コンファレンス・オン・ガリ
ウムアルセナイド・アンド・リレーティド・コンパウン
ダ（Ｉｎｓｔｉ ｊｕｔｓ ｏｆＰｈｙｓｉｃｓ Ｃｏ
ｎｆｅｒｅｎｃｅ ５ｅｒｉｅｓ Ｎｕｍｂｅｒ ７９
＋ Ｐ５２９＋１９８５）で、Ｎ−Ａｌ ＩｎＡｓ／Ｉ
ｎＧａＡｓ選択ドープＦＥＴが発表されており、第２図
にその主要部の構造断面図を示す。
い室温移動度、電子飽和速度から超高速デバイスへの応
用が研究されている０例えば、広部等により、１９８６
年のインターナショナル・コンファレンス・オン・ガリ
ウムアルセナイド・アンド・リレーティド・コンパウン
ダ（Ｉｎｓｔｉ ｊｕｔｓ ｏｆＰｈｙｓｉｃｓ Ｃｏ
ｎｆｅｒｅｎｃｅ ５ｅｒｉｅｓ Ｎｕｍｂｅｒ ７９
＋ Ｐ５２９＋１９８５）で、Ｎ−Ａｌ ＩｎＡｓ／Ｉ
ｎＧａＡｓ選択ドープＦＥＴが発表されており、第２図
にその主要部の構造断面図を示す。
第２図のＦＥＴは、次のようにして製造される。
すなわち、分子線エピタキシー法により、高抵抗ＩｎＰ
基板１上に、ＩｎＰに格子整合するノンド−７’Ａ１［
ｎＡｓ層２を５０００人、ノンドープＩｎＧａＡｓ層３
を１０００人、ノンドープＡ１１ｎＡｓ層４を２０人、
ＳｉドープＮ−Ａｊ２ ＩｎＡｓ層５を２５０人、ノン
ドープＡ１１ｎＡｓ層６を１００人順火成長し、その後
、ゲート電極９、ソース電極７、ドレイン電極８を設け
ることにより形成される。
基板１上に、ＩｎＰに格子整合するノンド−７’Ａ１［
ｎＡｓ層２を５０００人、ノンドープＩｎＧａＡｓ層３
を１０００人、ノンドープＡ１１ｎＡｓ層４を２０人、
ＳｉドープＮ−Ａｊ２ ＩｎＡｓ層５を２５０人、ノン
ドープＡ１１ｎＡｓ層６を１００人順火成長し、その後
、ゲート電極９、ソース電極７、ドレイン電極８を設け
ることにより形成される。
この選択ドープＦＥＴにおいては、１μｍゲート長にお
いて、室温で相互コンダクタンス４４０ｍ５／ｍｍ、７
７Ｋにおいて７００ｍ５／ｍｍ（７）特性が得られた。
いて、室温で相互コンダクタンス４４０ｍ５／ｍｍ、７
７Ｋにおいて７００ｍ５／ｍｍ（７）特性が得られた。
さらにこの素子の特性を向上させるには、ＩｎＧａＡｓ
の電子輸送特性を向上させることは非常に効果的である
。しかしくｎＱａＡｓには混晶特有の電子に対する混晶
散乱機構があり、特に低温ではこれがＩｎＧａＡｓの電
子輸送特性を制限する。この点を克服することが可能で
あると期待される方法は、例えば八尾等により、ジャパ
ニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フイジイクス
（Ｊｐｎ、 Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 ｖｏ１２
２． Ｎｏｌ、 Ｌ６８０．１９８３）に提案されてお
り、これはＩｎＧａＡｓの代わりに１ｎＡＳとＧａＡｓ
の超格子を用いるものである。この場合、ＩｎＡｓとＧ
ａＡｓは約７％の格子不整があるので、転位の発生しな
いよう充分薄い厚み（５０Å以下）で積層することによ
り実現可能であると提案されている。
の電子輸送特性を向上させることは非常に効果的である
。しかしくｎＱａＡｓには混晶特有の電子に対する混晶
散乱機構があり、特に低温ではこれがＩｎＧａＡｓの電
子輸送特性を制限する。この点を克服することが可能で
あると期待される方法は、例えば八尾等により、ジャパ
ニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フイジイクス
（Ｊｐｎ、 Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 ｖｏ１２
２． Ｎｏｌ、 Ｌ６８０．１９８３）に提案されてお
り、これはＩｎＧａＡｓの代わりに１ｎＡＳとＧａＡｓ
の超格子を用いるものである。この場合、ＩｎＡｓとＧ
ａＡｓは約７％の格子不整があるので、転位の発生しな
いよう充分薄い厚み（５０Å以下）で積層することによ
り実現可能であると提案されている。
しかしながら、ＩｎＡｓ、ＧａＡｓの超格子の成長報告
は多数あるものの、未だ結晶性は充分な状況にはなく、
さらに実際の半導体素子に応用された報告例はない。
は多数あるものの、未だ結晶性は充分な状況にはなく、
さらに実際の半導体素子に応用された報告例はない。
本発明の目的は、良好な結晶性を有したＩｎＡｓ、Ｇａ
Ａｓ超格子層を用いた高性能な電界効果トランジスタを
提供することにある。
Ａｓ超格子層を用いた高性能な電界効果トランジスタを
提供することにある。
本発明は、２次元電子ガスを利用する電界効果トランジ
スタにおいて、 電子チャネル層が、ＩｎＡｓ層とＧａＡｓ層とからなる
超格子層であり、この超格子層の厚みは、結晶性が悪化
しない厚みであることを特徴とする。
スタにおいて、 電子チャネル層が、ＩｎＡｓ層とＧａＡｓ層とからなる
超格子層であり、この超格子層の厚みは、結晶性が悪化
しない厚みであることを特徴とする。
また本発明によれば、超格子層の厚みは５００Å以下に
設定される。
設定される。
本発明によれば、電子チャネル層には総ｊソが５００人
程庇取下の１ｎＡｓ、Ｑａ、６．ｓ単原子層超格子を用
いている。本発明者により行われた実験においては、単
原子層超格子の結晶性は、その総厚が増すにつれ悪化し
ていき、特に厚さが５００人を越えたあたりから急激に
悪化する。従ってその厚みを５００人程庇取下として用
いることにより、良好な電気的特性が得られ、またこれ
を２次元電子ガスを利用した電界効果トランジスタに応
用する場合、その厚みは特性向上を図るに充分な厚さで
ある。
程庇取下の１ｎＡｓ、Ｑａ、６．ｓ単原子層超格子を用
いている。本発明者により行われた実験においては、単
原子層超格子の結晶性は、その総厚が増すにつれ悪化し
ていき、特に厚さが５００人を越えたあたりから急激に
悪化する。従ってその厚みを５００人程庇取下として用
いることにより、良好な電気的特性が得られ、またこれ
を２次元電子ガスを利用した電界効果トランジスタに応
用する場合、その厚みは特性向上を図るに充分な厚さで
ある。
第１図は本発明による電界効果トランジスタの一実施例
を説明するための主要部の構造断面図である。この電界
効果トランジスタは、以下の様にして作製される。
を説明するための主要部の構造断面図である。この電界
効果トランジスタは、以下の様にして作製される。
まず、高抵抗１ｎＰ基＋ｆｆｊ １１上に例えば電子線
エピタキシー法（ＭＢＥ法）により、基板温度４５０℃
において、ノンドープＡｌＩｎＡｓ層Ｉ２を５０００人
、ノンドープＩｎＧａＡｓ層１３を１０００人、電子チ
ャネル層となるＩ ｎ Ａ ｓ ／ Ｇ ａ Ａ ｓ超
格子層１４を２００〜５００人、ノンドープ゛Ａ４！ｒ
ｎＡｓＪｉｉ１５を８０人、Ｓｉを２ ＸＩＯ”ｃｍ−
”ドープしたＮ−Ａ１！ｎＡＳ層（電子供給層）１６を
２００人、ノンドープＡｌＩｎＡｓ層１７を１００人成
長する。
エピタキシー法（ＭＢＥ法）により、基板温度４５０℃
において、ノンドープＡｌＩｎＡｓ層Ｉ２を５０００人
、ノンドープＩｎＧａＡｓ層１３を１０００人、電子チ
ャネル層となるＩ ｎ Ａ ｓ ／ Ｇ ａ Ａ ｓ超
格子層１４を２００〜５００人、ノンドープ゛Ａ４！ｒ
ｎＡｓＪｉｉ１５を８０人、Ｓｉを２ ＸＩＯ”ｃｍ−
”ドープしたＮ−Ａ１！ｎＡＳ層（電子供給層）１６を
２００人、ノンドープＡｌＩｎＡｓ層１７を１００人成
長する。
次に、通常のリソグラフィー技術によりＡｕＧｅ ／
Ｎ ｉのソース電極１８およびドレイン電極１９をパタ
ーニングし、３８０℃２分間のスパイクアロイを水素雰
囲気中で行うことにより、オーミック電極を形成し、さ
らにＡｆｆｉゲート電極２０を形成した。
Ｎ ｉのソース電極１８およびドレイン電極１９をパタ
ーニングし、３８０℃２分間のスパイクアロイを水素雰
囲気中で行うことにより、オーミック電極を形成し、さ
らにＡｆｆｉゲート電極２０を形成した。
なお、ノンドープＩｎＧａＡｓ層１２．１５．１７、ノ
ンドープＩｎＧａＡｓ層１３、Ｎ−ＡｊｌｌｎＡｓ層１
６は、ＩｎＰに格子整合する条件で成長した。
ンドープＩｎＧａＡｓ層１３、Ｎ−ＡｊｌｌｎＡｓ層１
６は、ＩｎＰに格子整合する条件で成長した。
以上の構成の電界効果トランジスタにおいて、ゲート電
極２０は、電子チャネル層１４に誘起される２次元電子
ガスを制御し、ソース電極１８およびドレイン電極１９
は、２次元電子ガスにオーミック接触する。
極２０は、電子チャネル層１４に誘起される２次元電子
ガスを制御し、ソース電極１８およびドレイン電極１９
は、２次元電子ガスにオーミック接触する。
以上のように、本実施例によれば、ＩｎＰＪＪ板ｌｌ上
にＩｎＰに格子整合するＡＩ！ｎＡｓＪｉ、ＩｎＧａＡ
ｓ層が形成され、さらに電子チャネル層となるＩｎＡｓ
層とＧａＡｓ層からなる超格子層１４が順次形成され、
さらにＩｎＰに格子整合する電子供給層となるＮ型不純
物を有するＡｉ！ＩｎＡＳ層１６が順次層成６れ、電子
チャネル層に誘起される２次元電子ガスを制御するゲー
ト電極２０と、２次元電子ガスにオーミック接触するソ
ース電極１８およびドレイン電極１９が設けられている
。
にＩｎＰに格子整合するＡＩ！ｎＡｓＪｉ、ＩｎＧａＡ
ｓ層が形成され、さらに電子チャネル層となるＩｎＡｓ
層とＧａＡｓ層からなる超格子層１４が順次形成され、
さらにＩｎＰに格子整合する電子供給層となるＮ型不純
物を有するＡｉ！ＩｎＡＳ層１６が順次層成６れ、電子
チャネル層に誘起される２次元電子ガスを制御するゲー
ト電極２０と、２次元電子ガスにオーミック接触するソ
ース電極１８およびドレイン電極１９が設けられている
。
次に、Ｉ ｎ Ａ ｓ ／ Ｇ ａ Ａ ｓ超格子ＩＪ
１４の構成について述べる。ＩｎＡｓとＧａＡｓは約７
％の格子不整があり、それらを積層する場合、転位が発
生しない範囲の膜厚条件で各々を積層する必要がある。
１４の構成について述べる。ＩｎＡｓとＧａＡｓは約７
％の格子不整があり、それらを積層する場合、転位が発
生しない範囲の膜厚条件で各々を積層する必要がある。
この場合、ＩｎＡｓ層とＧａＡｓＪｉは弾性的に歪んだ
、いわゆる歪超格子となり良好な結晶性が得られる。Ｉ
ｎＡｓとＧａＡｓの層厚は、超格子全体の格子定数がＩ
ｎＰにほぼ一致する様、各々は同じ膜厚を選んだ。
、いわゆる歪超格子となり良好な結晶性が得られる。Ｉ
ｎＡｓとＧａＡｓの層厚は、超格子全体の格子定数がＩ
ｎＰにほぼ一致する様、各々は同じ膜厚を選んだ。
本発明者は、ＩｎＡｓとＧａＡＳを各層厚が約１０原子
層以下（約３０人）の同じ厚みで積層した場合に、転位
の発生が生じないことを透過型電子顕微鏡により確認し
た。さらに、それらの総厚が５００人を越えるあたりか
ら急激に結晶性が悪化し、作製した電界効果トランジス
タの特性が悪化することを確認した。
層以下（約３０人）の同じ厚みで積層した場合に、転位
の発生が生じないことを透過型電子顕微鏡により確認し
た。さらに、それらの総厚が５００人を越えるあたりか
ら急激に結晶性が悪化し、作製した電界効果トランジス
タの特性が悪化することを確認した。
この結晶性の悪化は、結晶成長中、結晶表面の状態を反
射型高速電子線回折（ＲＨＥＥＤ）により同時観測した
ところ、結晶の成長モードが、ＭＢＥの２次元的成長か
ら３次元的成長に移行するために起こると推測される。
射型高速電子線回折（ＲＨＥＥＤ）により同時観測した
ところ、結晶の成長モードが、ＭＢＥの２次元的成長か
ら３次元的成長に移行するために起こると推測される。
従ってＩｎＡｓ／Ｇａ、Ａｓ超格子層１４の総厚は５０
０Å以下にする必要がある。
０Å以下にする必要がある。
また、Ｉ ｎ Ａ ｓ ／ Ｇ ａ Ａ ｓ超格子ＪＷ
１４中に誘起される２次元電子ガスの波動関数の拡がり
は、ノンドープＡＩ Ｉ ｎＡｓ層界面から約２００庇
取度にまで拡がるため、Ｉ ｎ Ａ ｓ ／ Ｇ ａ
Ａ ｓ超格子層１４の厚みは２００Å以上することが望
ましい。
１４中に誘起される２次元電子ガスの波動関数の拡がり
は、ノンドープＡＩ Ｉ ｎＡｓ層界面から約２００庇
取度にまで拡がるため、Ｉ ｎ Ａ ｓ ／ Ｇ ａ
Ａ ｓ超格子層１４の厚みは２００Å以上することが望
ましい。
本発明の電界効果トランジスタは、従来のＩｎＧａＡｓ
のみをチャネルに用いた電界効果トランジスタに比べて
、同等以上の特性を得ることができ、特性向上は特に低
温において顕著に見られた。
のみをチャネルに用いた電界効果トランジスタに比べて
、同等以上の特性を得ることができ、特性向上は特に低
温において顕著に見られた。
第１図は本発明の一実施例を説明するための主要部の構
造断面図、 第２図は従来例を説明するだめの主要部の構造断面図で
ある。 １．１１・・・高抵抗ＩｎＰ基板 ２、 ４． ６．１２．１５．１７ ３、１３・ ５．１６・ ７．１８・ ８．１９・ ９．２０・ １４・ ・ ・ ノンドープＡｊ！ＩｎＡ３層 ノンドープＩｎＧａＡｓ層 Ｎ−ＡｌＩｎＡｓ層 ソース電極 ドレイン電極 ゲート電極 ＩｎＡｓ／ＧａＡｓ超格子層
造断面図、 第２図は従来例を説明するだめの主要部の構造断面図で
ある。 １．１１・・・高抵抗ＩｎＰ基板 ２、 ４． ６．１２．１５．１７ ３、１３・ ５．１６・ ７．１８・ ８．１９・ ９．２０・ １４・ ・ ・ ノンドープＡｊ！ＩｎＡ３層 ノンドープＩｎＧａＡｓ層 Ｎ−ＡｌＩｎＡｓ層 ソース電極 ドレイン電極 ゲート電極 ＩｎＡｓ／ＧａＡｓ超格子層
Claims (2)
- （１）２次元電子ガスを利用する電界効果トランジスタ
において、 電子チャネル層が、ＩｎＡｓ層とＧａＡｓ層とからなる
超格子層であり、この超格子層の厚みは、結晶性が悪化
しない厚みであることを特徴とする電界効果トランジス
タ。 - （２）超格子層の厚み、が５００Å以下であることを特
徴とする請求項１記載の電界効果トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28541388A JPH02130933A (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 電界効果トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28541388A JPH02130933A (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 電界効果トランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02130933A true JPH02130933A (ja) | 1990-05-18 |
Family
ID=17691197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28541388A Pending JPH02130933A (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 電界効果トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02130933A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04129231A (ja) * | 1990-09-19 | 1992-04-30 | Sanyo Electric Co Ltd | ヘテロ接合電界効果トランジスタ |
| JPH06342812A (ja) * | 1993-06-01 | 1994-12-13 | Nec Corp | 電界効果トランジスタ |
| US5473177A (en) * | 1990-11-16 | 1995-12-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Field effect transistor having a spacer layer with different material and different high frequency characteristics than an electrode supply layer thereon |
| JPH08111522A (ja) * | 1994-10-07 | 1996-04-30 | Nec Corp | 半導体基板およびリセスゲート構造半導体装置 |
| JPH08255900A (ja) * | 1996-04-18 | 1996-10-01 | Sanyo Electric Co Ltd | ヘテロ接合電界効果トランジスタ |
| US6015981A (en) * | 1997-04-25 | 2000-01-18 | Daimler-Benz Aktiengesellschaft | Heterostructure field-effect transistors (HFETs') with high modulation effectivity |
| CN110085665A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-08-02 | 林和 | 新型多维多功能超晶格超大规模集成电路 |
-
1988
- 1988-11-11 JP JP28541388A patent/JPH02130933A/ja active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN113871458A (zh) * | 2019-05-06 | 2021-12-31 | 林和 | 超晶格超大规模集成电路 |
| CN110085665B (zh) * | 2019-05-06 | 2021-10-22 | 林和 | 超晶格超大规模集成电路 |
| CN110085665A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-08-02 | 林和 | 新型多维多功能超晶格超大规模集成电路 |
| CN113871459A (zh) * | 2019-05-06 | 2021-12-31 | 林和 | 超晶格超大规模集成电路 |
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| CN113871457B (zh) * | 2019-05-06 | 2023-08-22 | 林和 | 超晶格超大规模集成电路 |
| CN113871461B (zh) * | 2019-05-06 | 2023-09-12 | 林和 | 超晶格超大规模集成电路 |
| CN113871459B (zh) * | 2019-05-06 | 2023-09-12 | 林和 | 超晶格超大规模集成电路 |
| CN113871458B (zh) * | 2019-05-06 | 2023-09-12 | 林和 | 超晶格超大规模集成电路 |
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