JPH02229438A - 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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- JPH02229438A JPH02229438A JP5028089A JP5028089A JPH02229438A JP H02229438 A JPH02229438 A JP H02229438A JP 5028089 A JP5028089 A JP 5028089A JP 5028089 A JP5028089 A JP 5028089A JP H02229438 A JPH02229438 A JP H02229438A
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Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (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、集積回路（ＩＣ）や大規模集積回路（ＬＳ
Ｉ）の構成素子として用いられる金属一半導体電界効果
トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）に関する。
Ｉ）の構成素子として用いられる金属一半導体電界効果
トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）に関する。
従来Ｇａ Ａｓ等の化合物半導体を用いたこの種のＭＥ
ＳＦＥＴにおいては、短チャネル効果を抑制しつつ、相
互コンダクタンスｇ やしや段周波■ 数ｆ，を向上させるため、チャネル層をきわめて薄くし
、またそのドーピング濃度を高めることが行なわれてい
る。これらは、例えば１９８６年に行なわれたＩＥＤＭ
のテクニカルダイジェスト８ ３ ２ 頁 （Ｂ．
Ｊ ． Ｖａｎ Ｚｅｇｈｂｒｏｅｃｋ ｅ
ｔ．ａｌ．，Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ １９
８Ｂ．Ｉｎｔｅｒｎａｔｌｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｍｅｅｔｉｎｇ，Ｌｏｓ Ａｎｇ
ｅｌｅｓ．ｌ９８６） や、 ＩＥＥＥのトランザ
クション（ ＪＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｒ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖ１ｃｅｓ） Ｅ Ｄ − ３
３巻５号，１９８６年，６２５頁等に詳しい。
ＳＦＥＴにおいては、短チャネル効果を抑制しつつ、相
互コンダクタンスｇ やしや段周波■ 数ｆ，を向上させるため、チャネル層をきわめて薄くし
、またそのドーピング濃度を高めることが行なわれてい
る。これらは、例えば１９８６年に行なわれたＩＥＤＭ
のテクニカルダイジェスト８ ３ ２ 頁 （Ｂ．
Ｊ ． Ｖａｎ Ｚｅｇｈｂｒｏｅｃｋ ｅ
ｔ．ａｌ．，Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ １９
８Ｂ．Ｉｎｔｅｒｎａｔｌｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｍｅｅｔｉｎｇ，Ｌｏｓ Ａｎｇ
ｅｌｅｓ．ｌ９８６） や、 ＩＥＥＥのトランザ
クション（ ＪＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｒ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖ１ｃｅｓ） Ｅ Ｄ − ３
３巻５号，１９８６年，６２５頁等に詳しい。
ところが、チャネル層を極薄膜化すると、チャネルのド
ーピング濃度が高くなるに伴ってイオン化不純物散乱の
影響が大きくなり、その結果、チャネル層中を流れる電
子の速度を自ら制限してしまう。
ーピング濃度が高くなるに伴ってイオン化不純物散乱の
影響が大きくなり、その結果、チャネル層中を流れる電
子の速度を自ら制限してしまう。
この発明は、チャネル層を、チャネル層と基板との間に
位置するバッファ層およびチャネル層とショットキーゲ
ート電極との間に位置するキャップ層を形成する半導体
物質に対し、電子の飽和速度の大きい物質を用いて形成
したものである。
位置するバッファ層およびチャネル層とショットキーゲ
ート電極との間に位置するキャップ層を形成する半導体
物質に対し、電子の飽和速度の大きい物質を用いて形成
したものである。
電子の飽和速度の大きい半導体物質をチャネル層とする
ことにより、ドナー不純物を高濃度にドーピングしても
、チャネル層を流れる電子の速度が大きく保たれる。
ことにより、ドナー不純物を高濃度にドーピングしても
、チャネル層を流れる電子の速度が大きく保たれる。
ここで、チャネル層を形成する半導体物質と、バッファ
層およびキャップ層を形成する半導体物質との間に多少
の格子不整合があっても、チャネル層の厚みを十分に薄
くすることによって、その格子不整合によりチャネル層
中に転位が生じ、チャネル層の結晶性および電気的特性
が劣化するのを防ぐことができる。したがって、広い範
囲で材料の選択が可能である。
層およびキャップ層を形成する半導体物質との間に多少
の格子不整合があっても、チャネル層の厚みを十分に薄
くすることによって、その格子不整合によりチャネル層
中に転位が生じ、チャネル層の結晶性および電気的特性
が劣化するのを防ぐことができる。したがって、広い範
囲で材料の選択が可能である。
なお、チャネル層を形成する半導体物質は、バッファ層
およびキャップ層を形成する半導体物質より電子親和力
の小さい物質とした場合、チャネル層部分に形成される
電子の通路としてのポテンシャル井戸が浅くなるおそれ
があるため、その深さを保つために、バッファ層および
キャップ層を形成する半導体物質より電子親和力の大き
い物質を選択することが望ましい。
およびキャップ層を形成する半導体物質より電子親和力
の小さい物質とした場合、チャネル層部分に形成される
電子の通路としてのポテンシャル井戸が浅くなるおそれ
があるため、その深さを保つために、バッファ層および
キャップ層を形成する半導体物質より電子親和力の大き
い物質を選択することが望ましい。
以下、添付図面の第１図および第２図を参照してこの発
明の一実施例を説明する。
明の一実施例を説明する。
第１図はこの発明の一実施例を示す断面図である。なお
、スケールは正確なものではない。
、スケールは正確なものではない。
同図において、クロム酸（Ｃｒ Ｏ）をドーピングした
Ｇａ Ａｓからなる半絶縁性の基板１１の上に、分子線
エビタキシャル成長により、Ｇａ Ａｓからなるバッフ
ァ層（厚さ約５０００Ａ）１２、ＩｎＡｓからなるチャ
ネル層（２ＯＡ）１３およびＣ；ａ Ａｓからなるキャ
ップ層（３００Ａ）１４を順次積層してある。チャネル
層１３はその電子密度が８×１８１８ＣＩＩ１−３程度
となるようにシリコン（Ｓ１ ）イオンをドーピングし
てあり、同じ《キー？ ップ層１４は２ Ｘ １ ０
ｌ６ｃｍ−３程度となルヨうに８１イオンをドーピング
してある。
Ｇａ Ａｓからなる半絶縁性の基板１１の上に、分子線
エビタキシャル成長により、Ｇａ Ａｓからなるバッフ
ァ層（厚さ約５０００Ａ）１２、ＩｎＡｓからなるチャ
ネル層（２ＯＡ）１３およびＣ；ａ Ａｓからなるキャ
ップ層（３００Ａ）１４を順次積層してある。チャネル
層１３はその電子密度が８×１８１８ＣＩＩ１−３程度
となるようにシリコン（Ｓ１ ）イオンをドーピングし
てあり、同じ《キー？ ップ層１４は２ Ｘ １ ０
ｌ６ｃｍ−３程度となルヨうに８１イオンをドーピング
してある。
ショットキーゲート金属１５はアルミニウムＣＡＤ ）
からなり、ソース・ドレイン電極１６．１７は金（Ａｕ
） 、ゲルマニウム（Ｇｅ ） 、ニッケル（Ｎｌ
）の合金からなる。
からなり、ソース・ドレイン電極１６．１７は金（Ａｕ
） 、ゲルマニウム（Ｇｅ ） 、ニッケル（Ｎｌ
）の合金からなる。
ここで、バッファ層１２は、基板１１の表面の結晶性が
悪かったり不純物が多かったりしても、その悪影響がチ
ャネル層１３に直接及ばないようにする目的で介在させ
るものである。また、キャップ層１４は、チャネル層１
３がＩｎＡｓであり、またドーピング濃度が高いために
ショットキーゲート電極１５との間に十分な障壁高さ（
バリアハイト）がとれないことを考慮し、十分な障壁高
さを確保するために設けたものであるが、これらバッフ
ァ層１２およびキャップ層１４とチャネル層１３とは、
異なる半導体物質を用いているために、一般に格子不整
合の問題が生ずる。
悪かったり不純物が多かったりしても、その悪影響がチ
ャネル層１３に直接及ばないようにする目的で介在させ
るものである。また、キャップ層１４は、チャネル層１
３がＩｎＡｓであり、またドーピング濃度が高いために
ショットキーゲート電極１５との間に十分な障壁高さ（
バリアハイト）がとれないことを考慮し、十分な障壁高
さを確保するために設けたものであるが、これらバッフ
ァ層１２およびキャップ層１４とチャネル層１３とは、
異なる半導体物質を用いているために、一般に格子不整
合の問題が生ずる。
この場合、組合せる物質の種類により、生ずる格子不整
合の程度は決まるが、チャネル層１３の膜厚をどの程度
にとるかにより、電気的特性は異なる。第２図は、バッ
ファ層およびキャップ層を形成する物質との格子不整合
によりチャネル層中に転移を生じさせ、チャネル層の結
晶性および電気的特性を劣化させない最大限のチャネル
層膜厚（限界膜厚）示したも゜のである。本実施例のよ
うにＧａ ＡｓおよびＩｎＡｓの組合せでは格子不整合
は約７％であって、限界膜厚は約２０Ａとなる。
合の程度は決まるが、チャネル層１３の膜厚をどの程度
にとるかにより、電気的特性は異なる。第２図は、バッ
ファ層およびキャップ層を形成する物質との格子不整合
によりチャネル層中に転移を生じさせ、チャネル層の結
晶性および電気的特性を劣化させない最大限のチャネル
層膜厚（限界膜厚）示したも゜のである。本実施例のよ
うにＧａ ＡｓおよびＩｎＡｓの組合せでは格子不整合
は約７％であって、限界膜厚は約２０Ａとなる。
チャネル層１３の膜厚をこれ以下とすれば、格子不整合
による特性の劣化は回避でき、したがって本実施例では
上述したようにこの膜厚を２０Ａとしている。
による特性の劣化は回避でき、したがって本実施例では
上述したようにこの膜厚を２０Ａとしている。
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、種々の変形が可能である。例えば、バッファ層および
キャップ層とチャネル層．を形成する半導体物質の組合
せについてはＧａ ＡｓとＩｎＡｓとに限定されるもの
ではなく、Ｇａ ＡｓとＧａ Ｉｎ Ａｓ（０≦
Ｘ≦１）、ＡＲ，Ｘ ｌ−Ｘ Ｉｎ Ａｓ （０ ≦ ｙ ≦ １
） と Ｇ ａ Ｉ ｎ ｔ−，１−ｙ
ＸＡｓ （０≦Ｘ≦１
）、ＡＩ２ Ｇａ Ａｓ（０≦ｙ ｌ−ｙ ｙ≦１）とＧａ Ｉｎ Ａｓ（０≦Ｘ≦１）等、
Ｘ １−Ｘ さまざまに変更することが可能である。前述したように
、チャネル層の膜厚を限界膜厚以下とすることにより、
広い選択の幅が得られる。
、種々の変形が可能である。例えば、バッファ層および
キャップ層とチャネル層．を形成する半導体物質の組合
せについてはＧａ ＡｓとＩｎＡｓとに限定されるもの
ではなく、Ｇａ ＡｓとＧａ Ｉｎ Ａｓ（０≦
Ｘ≦１）、ＡＲ，Ｘ ｌ−Ｘ Ｉｎ Ａｓ （０ ≦ ｙ ≦ １
） と Ｇ ａ Ｉ ｎ ｔ−，１−ｙ
ＸＡｓ （０≦Ｘ≦１
）、ＡＩ２ Ｇａ Ａｓ（０≦ｙ ｌ−ｙ ｙ≦１）とＧａ Ｉｎ Ａｓ（０≦Ｘ≦１）等、
Ｘ １−Ｘ さまざまに変更することが可能である。前述したように
、チャネル層の膜厚を限界膜厚以下とすることにより、
広い選択の幅が得られる。
また、エビタキシャル成長法も、分子線エビタキシャル
成長法には限らず、有機金属気相成長法、気相エビタキ
シャル成長法、液相エピタキシャル成長法等を利用する
ことができる。さらに不純物濃度や膜厚、各電極材料等
についても、この発明の主旨を変更しない範囲内におい
て種々の変更が可能である。
成長法には限らず、有機金属気相成長法、気相エビタキ
シャル成長法、液相エピタキシャル成長法等を利用する
ことができる。さらに不純物濃度や膜厚、各電極材料等
についても、この発明の主旨を変更しない範囲内におい
て種々の変更が可能である。
以上のようにこの発明は、極薄膜チャネル層に、バッフ
ァ層およびキャップ層より電子の飽和速度の大きい物質
を用いたことにより、チャネル層にドナー不純物を高濃
度にドーピングしても、チャネル層を流れる電子の速度
を大きく保つことが可能となり、良好な特性を有するＭ
ＥＳＦＥＴを実現できる効果を有する。
ァ層およびキャップ層より電子の飽和速度の大きい物質
を用いたことにより、チャネル層にドナー不純物を高濃
度にドーピングしても、チャネル層を流れる電子の速度
を大きく保つことが可能となり、良好な特性を有するＭ
ＥＳＦＥＴを実現できる効果を有する。
第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図はバ
ッファ層・キャップ層およびチャネル層関の格子不整合
とチャネル層の限界膜厚との関係を示す図である。 １１・・・基板、１２・・・バッファ層、１３・・・チ
ャネル層、１４・・・キャップ層、１５・・・ショット
キーゲート電極。 特許出願人 住友電気工業株式会社
ッファ層・キャップ層およびチャネル層関の格子不整合
とチャネル層の限界膜厚との関係を示す図である。 １１・・・基板、１２・・・バッファ層、１３・・・チ
ャネル層、１４・・・キャップ層、１５・・・ショット
キーゲート電極。 特許出願人 住友電気工業株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、極薄膜チャネル層を備えた金属−半導体電界効果ト
ランジスタにおいて、チャネル層と基板との間に位置す
るバッファ層およびチャネル層とショットキーゲート電
極との間に位置するキャップ層を備え、チャネル層を、
バッファ層およびキャップ層を形成する半導体物質より
電子の飽和速度の大きい物質にドナー不純物を高濃度に
ドーピングしてなる半導体物質により形成したことを特
徴とする電界効果トランジスタ。 ２、チャネル層の厚さを、バッファ層およびキャップ層
との格子不整合による劣化が生じない程度まで薄くした
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 |
|---|---|---|---|
| JP5028089A JPH02229438A (ja) | 1989-03-02 | 1989-03-02 | 電界効果トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5028089A JPH02229438A (ja) | 1989-03-02 | 1989-03-02 | 電界効果トランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02229438A true JPH02229438A (ja) | 1990-09-12 |
Family
ID=12854519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5028089A Pending JPH02229438A (ja) | 1989-03-02 | 1989-03-02 | 電界効果トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02229438A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05259193A (ja) * | 1992-03-12 | 1993-10-08 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| US5430310A (en) * | 1991-03-28 | 1995-07-04 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Field effect transistor |
-
1989
- 1989-03-02 JP JP5028089A patent/JPH02229438A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5430310A (en) * | 1991-03-28 | 1995-07-04 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Field effect transistor |
| JPH05259193A (ja) * | 1992-03-12 | 1993-10-08 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
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