JPH02265251A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH02265251A JPH02265251A JP8582789A JP8582789A JPH02265251A JP H02265251 A JPH02265251 A JP H02265251A JP 8582789 A JP8582789 A JP 8582789A JP 8582789 A JP8582789 A JP 8582789A JP H02265251 A JPH02265251 A JP H02265251A
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- inas
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- alsb
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- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
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- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 5
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Landscapes
- 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■−Ｖ族化合物半導体装置に関し、更に詳しく
はトランジスタの閾値電圧を任意に設計。
はトランジスタの閾値電圧を任意に設計。
制御可能なＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体装置に関する。
従来の■−Ｖ族化合物半導体を用いたベテロ接合を含む
電界効果トランジスタは、ＡＪ２ＧａＡｓ／ Ｇ ａ
Ａ ｓを用いて作られるヘテロ接合電界効果トランジス
タ或５ま高電子移動度トランジスタがよく知られている
。これらの構造では、ＡｆＧａＡｓ ／ Ｇ ａ Ａ
ｓ接合に２次元電子ガスが溜まり伝導チャネルとなり、
ＡｆｆｉＧａＡｓ表面に設けた金属ゲート電極の電位を
制御して２次元電子ガス濃度、従ってソース・ドレイン
間の抵抗を制御している。
電界効果トランジスタは、ＡＪ２ＧａＡｓ／ Ｇ ａ
Ａ ｓを用いて作られるヘテロ接合電界効果トランジス
タ或５ま高電子移動度トランジスタがよく知られている
。これらの構造では、ＡｆＧａＡｓ ／ Ｇ ａ Ａ
ｓ接合に２次元電子ガスが溜まり伝導チャネルとなり、
ＡｆｆｉＧａＡｓ表面に設けた金属ゲート電極の電位を
制御して２次元電子ガス濃度、従ってソース・ドレイン
間の抵抗を制御している。
〔発明が解決しようとする課題］
上述のような従来の半導体装置におけるトランジスタの
閾値電圧はＡＩ！、ＧａＡｓ層のドーピング。
閾値電圧はＡＩ！、ＧａＡｓ層のドーピング。
厚み、ゲート金属の種類等によって決められるが、実際
に使用できる金属の種類が限られることや、Ｆ−ピング
の変化によって実際上はチャネル抵抗が変化してしまう
こと等の問題があって、可変できる閾値電圧の大きさは
あまりない。
に使用できる金属の種類が限られることや、Ｆ−ピング
の変化によって実際上はチャネル抵抗が変化してしまう
こと等の問題があって、可変できる閾値電圧の大きさは
あまりない。
更に、ＡｆＧａＡｓ上に作られるショットキー障壁高さ
はプロセスに敏感であり、この点からも閾値電圧を制御
するのは困難である。
はプロセスに敏感であり、この点からも閾値電圧を制御
するのは困難である。
また、集積回路を考えた際に、特に閾値電圧０■のトラ
ンジスタが必要で閾値電圧の正確な制御が望まれている
。
ンジスタが必要で閾値電圧の正確な制御が望まれている
。
本発明の目的は、トランジスタの閾値電圧の制御可能な
半導体装置を提供することにある。
半導体装置を提供することにある。
本発明の半導体装置は、
ｍ−ｖ族化合物半導体基板ｐ”−ＧａＳｂと、前記半導
体基板上に形成された。１ｅｓｂ／ＩｎＡｓ ／ Ａ
ｌ Ｓ ｂ ／ Ｉ ｎ Ａ ｓからなり電子チャネル
のエネルギー準位が量子効果によって生じる４層構造と
を含んでなり、前記４層構造中の真ん中のＩｎＡｓの厚
みを制御することによりトランジスタの閾値電圧の制御
が可能なことを特徴とする。
体基板上に形成された。１ｅｓｂ／ＩｎＡｓ ／ Ａ
ｌ Ｓ ｂ ／ Ｉ ｎ Ａ ｓからなり電子チャネル
のエネルギー準位が量子効果によって生じる４層構造と
を含んでなり、前記４層構造中の真ん中のＩｎＡｓの厚
みを制御することによりトランジスタの閾値電圧の制御
が可能なことを特徴とする。
■−■族化合物半導体基板上に成長させた禁制帯幅の大
きな第１の半導体の間に禁制帯幅の小さな第２の半導体
を挾むと、第２の半導体の許容されるエネルギーは量子
効果により元の第２の半導体の禁制帯幅よりも大きくな
ることはよく知られている。また、この量子井戸構造の
外側に高濃度ドープした井戸層と同じ第２の半導体をゲ
ートとして成長させれば、この半導体のフェルミレベル
と井戸中の許容エネルギーとの関係は井戸層の幅によっ
て制御することができる。
きな第１の半導体の間に禁制帯幅の小さな第２の半導体
を挾むと、第２の半導体の許容されるエネルギーは量子
効果により元の第２の半導体の禁制帯幅よりも大きくな
ることはよく知られている。また、この量子井戸構造の
外側に高濃度ドープした井戸層と同じ第２の半導体をゲ
ートとして成長させれば、この半導体のフェルミレベル
と井戸中の許容エネルギーとの関係は井戸層の幅によっ
て制御することができる。
実際には半導体の組合せによってはチャネルに溜まる電
子の濃度や伝導帯不連続性等によって必ずしも所望の特
性が得られるとは限らない。本発明では第１の半導体と
して／ｌｓｂを、第２の半導体としてＩｎＡｓを選んだ
場合に上で考えられる条件がよく成立することに着目し
た。
子の濃度や伝導帯不連続性等によって必ずしも所望の特
性が得られるとは限らない。本発明では第１の半導体と
して／ｌｓｂを、第２の半導体としてＩｎＡｓを選んだ
場合に上で考えられる条件がよく成立することに着目し
た。
■−■族化合物半導体であるＧａＡｓ基板上にはＡｌ２
Ｓｂ及びＩｎＡｓがほぼ格子整合して成長でき、したが
って高品質のエピタキシャル層が得られる。このうちＡ
ｌ２ＳｂとＩｎＡｓは伝導帯の不連続値が非常に太きく
（１，３ｅｖ程度と言われている）、シたがってｎ型に
ドーピングしたＡ／２Ｓｂから放出されたキャリアは、
ＴｎＡｓの厚みによらずほぼ全てがＡ Ｉ Ｓ ｂ ／
Ｔ ｎ Ａ ｓ界面に溜まり伝導電子として寄与する
。
Ｓｂ及びＩｎＡｓがほぼ格子整合して成長でき、したが
って高品質のエピタキシャル層が得られる。このうちＡ
ｌ２ＳｂとＩｎＡｓは伝導帯の不連続値が非常に太きく
（１，３ｅｖ程度と言われている）、シたがってｎ型に
ドーピングしたＡ／２Ｓｂから放出されたキャリアは、
ＴｎＡｓの厚みによらずほぼ全てがＡ Ｉ Ｓ ｂ ／
Ｔ ｎ Ａ ｓ界面に溜まり伝導電子として寄与する
。
一方、ゲート電極としてＩｎＡｓ単体を成長した場合に
は、ＩｎＡｓと空気或は真空との界面はｎ型に反転し、
ドーピングを特に行わなくてもよいゲート電極として働
く。
は、ＩｎＡｓと空気或は真空との界面はｎ型に反転し、
ドーピングを特に行わなくてもよいゲート電極として働
く。
また、表面側のＩｎＡｓ／ＡｆｆｉＳｂ接合は通常の成
長によって作製されており、微細プロセスによるダメー
ジや表面安定化のための絶縁膜堆積等にも影響されにく
い。
長によって作製されており、微細プロセスによるダメー
ジや表面安定化のための絶縁膜堆積等にも影響されにく
い。
また、ゲート電極としてＩｎＡｓを用いた場合にはＡｌ
Ｓｂに対するバンド不連続はゲート電極と２次元電子で
ほぼ等しく、したがって井戸層であるＩｎＡｓの厚みが
大きい場合には閾値電圧のほぼ０■のトランジスタを作
る°ことができ、一方、Ａ Ｉ！、 Ｓ ｂ ／ Ｉ
ｎ Ａ ｓ ／ Ａ Ｉ Ｓ ｂによる量子井戸準位形
成を利用すればトランジスタの閾値電圧を任意に設計す
ることができる。
Ｓｂに対するバンド不連続はゲート電極と２次元電子で
ほぼ等しく、したがって井戸層であるＩｎＡｓの厚みが
大きい場合には閾値電圧のほぼ０■のトランジスタを作
る°ことができ、一方、Ａ Ｉ！、 Ｓ ｂ ／ Ｉ
ｎ Ａ ｓ ／ Ａ Ｉ Ｓ ｂによる量子井戸準位形
成を利用すればトランジスタの閾値電圧を任意に設計す
ることができる。
以上のように本発明によれば、■−■族化合物半導体基
板ｐ”−ＧａＡｓ上に作製されたＡｆｆｉＳｂ ／ Ｉ
ｎ Ａ ｓ ／ Ａ Ｉ Ｓ ｂ量子井戸構造をチャ
ネルとし、表面のＩｎＡｓ半導体をゲート電極とし、量
子井戸層の厚みを制御することにより閾値電圧の制御可
能な電界効果トランジスタを提供できる。
板ｐ”−ＧａＡｓ上に作製されたＡｆｆｉＳｂ ／ Ｉ
ｎ Ａ ｓ ／ Ａ Ｉ Ｓ ｂ量子井戸構造をチャ
ネルとし、表面のＩｎＡｓ半導体をゲート電極とし、量
子井戸層の厚みを制御することにより閾値電圧の制御可
能な電界効果トランジスタを提供できる。
以下、分子線エビクキシー法を用いて作製したＩ ｎ
Ａ ｓ ／ Ａ Ｑ Ｓ ｂ ／ Ｉ ｎ Ａ ｓ ／
Ａ Ｉ Ｓ ｂ ／ Ｇ ａｓｂ基板の積層構造の実
施例について説明する。
Ａ ｓ ／ Ａ Ｑ Ｓ ｂ ／ Ｉ ｎ Ａ ｓ ／
Ａ Ｉ Ｓ ｂ ／ Ｇ ａｓｂ基板の積層構造の実
施例について説明する。
第１図は、この積層構造の断面図である。この積層構造
は、ｐ”−ＧａＡｓ基板ｌ上に、Ａ２８５層２、ＩｎＡ
ｓ層３、ＡｆｆｉＳｂ層４、ＩｎＡｓ層５が作製されて
成る。
は、ｐ”−ＧａＡｓ基板ｌ上に、Ａ２８５層２、ＩｎＡ
ｓ層３、ＡｆｆｉＳｂ層４、ＩｎＡｓ層５が作製されて
成る。
各層のドーピング濃度および厚みは次の通りである。
１！Ｓｂ層２；８０００人（アンドープ）ｔ ｎＡｓｑ
３ ； ３００人（アンドープ）Ａ／！Ｓｂ［４ｉ
１００人（アンドープ）＋６００人（ｎ−２×１０１
Ｂｃ１１１−″）＋５０人（アンドープ） ＩｎＡｓ層５ ； １０００人（ｎ ＝ ５ Ｘ１０Ｘ
１０ｌ７”）この構造について通常のプロセスによって
電界効果トランジスタを作製した。このトランジスタで
は閾値電圧はほぼＯ■であった。
３ ； ３００人（アンドープ）Ａ／！Ｓｂ［４ｉ
１００人（アンドープ）＋６００人（ｎ−２×１０１
Ｂｃ１１１−″）＋５０人（アンドープ） ＩｎＡｓ層５ ； １０００人（ｎ ＝ ５ Ｘ１０Ｘ
１０ｌ７”）この構造について通常のプロセスによって
電界効果トランジスタを作製した。このトランジスタで
は閾値電圧はほぼＯ■であった。
一方、上記積層構造において、井戸層であるＩｎＡｓＡ
ｓＯ２みだけを１００人にしたＩｎＡｓ／Ａ （２Ｓ
ｂ ／ Ｉ ｎ Ａ ｓ ／ Ａ Ｑ Ｓ ｂ ／ Ｇ
ａ Ａ ｓ基板を用い、同様のトランジスタを作製し
たところ、このトランジスタの閾値電圧は前記トランジ
スタに比べて〜７０ｍＶ変化していることが解った。
ｓＯ２みだけを１００人にしたＩｎＡｓ／Ａ （２Ｓ
ｂ ／ Ｉ ｎ Ａ ｓ ／ Ａ Ｑ Ｓ ｂ ／ Ｇ
ａ Ａ ｓ基板を用い、同様のトランジスタを作製し
たところ、このトランジスタの閾値電圧は前記トランジ
スタに比べて〜７０ｍＶ変化していることが解った。
このように本発明の半導体装置は、■−■族化合物半導
体基板ｐ”−ＧａＳｂと、この半導体基板上に形成され
たＡ ＲＳ ｂ ／ Ｉ ｎ Ａ ｓ ／ Ａ Ｉ Ｓ
ｂ／ Ｉ ｎ Ａ ｓからなる４層構造とを含んでな
り、この４層構造の電子チャネルのエネルギー準位は量
子効果によって生じ、したがって４層構造中の真ん中の
ＩｎＡｓの厚みを制御してトランジスタの閾値電圧を制
御することができる。
体基板ｐ”−ＧａＳｂと、この半導体基板上に形成され
たＡ ＲＳ ｂ ／ Ｉ ｎ Ａ ｓ ／ Ａ Ｉ Ｓ
ｂ／ Ｉ ｎ Ａ ｓからなる４層構造とを含んでな
り、この４層構造の電子チャネルのエネルギー準位は量
子効果によって生じ、したがって４層構造中の真ん中の
ＩｎＡｓの厚みを制御してトランジスタの閾値電圧を制
御することができる。
（発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば■−■族化合物半
導体基板上に閾値電圧を任意に制御したトランジスタ構
造が提供され、Ｉ−Ｖ族化合物半導体デバイスにその活
用が期待される。
導体基板上に閾値電圧を任意に制御したトランジスタ構
造が提供され、Ｉ−Ｖ族化合物半導体デバイスにその活
用が期待される。
第１図は、分子線エピタキシー法を用いて作製したＴ
ｎ Ａ ｓ ／ Ａ Ｑ Ｓ ｂ ／ Ｉ ｎ Ａ ｓ
／ Ａ ４２ Ｓ ｂ ／ＧａＳｂ基板の積層構造の
一例を示す断面図である。
ｎ Ａ ｓ ／ Ａ Ｑ Ｓ ｂ ／ Ｉ ｎ Ａ ｓ
／ Ａ ４２ Ｓ ｂ ／ＧａＳｂ基板の積層構造の
一例を示す断面図である。
Claims (1)
- （１）III−Ｖ族化合物半導体基板ｐ＾＋−ＧａＳｂと
、前記半導体基板上に形成されたＡｌＳｂ／ＩｎＡｓ／
ＡｌＳｂ／ＩｎＡｓからなり電子チャネルのエネルギー
準位が量子効果によって生じる４層構造とを含んでなり
、前記４層構造中の真ん中のＩｎＡｓの厚みを制御する
ことによりトランジスタの閾値電圧の制御が可能なこと
を特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8582789A JPH0812914B2 (ja) | 1989-04-06 | 1989-04-06 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8582789A JPH0812914B2 (ja) | 1989-04-06 | 1989-04-06 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02265251A true JPH02265251A (ja) | 1990-10-30 |
| JPH0812914B2 JPH0812914B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=13869684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8582789A Expired - Fee Related JPH0812914B2 (ja) | 1989-04-06 | 1989-04-06 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0812914B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02266536A (ja) * | 1989-04-07 | 1990-10-31 | Nec Corp | 半導体装置 |
-
1989
- 1989-04-06 JP JP8582789A patent/JPH0812914B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02266536A (ja) * | 1989-04-07 | 1990-10-31 | Nec Corp | 半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0812914B2 (ja) | 1996-02-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |