JPH02266536A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH02266536A JPH02266536A JP8710989A JP8710989A JPH02266536A JP H02266536 A JPH02266536 A JP H02266536A JP 8710989 A JP8710989 A JP 8710989A JP 8710989 A JP8710989 A JP 8710989A JP H02266536 A JPH02266536 A JP H02266536A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor substrate
- controlled
- threshold voltage
- thickness
- transistor
- 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
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 18
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- 230000005669 field effect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 abstract 2
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 11
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 2
- 230000005533 two-dimensional electron gas Effects 0.000 description 2
- 229910017115 AlSb Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000002772 conduction electron Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
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〕
本発明は■−■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■−Ｖ族化合物半導体装置に関する。
（従来の技術）
従来のｍ−Ｖ族化合物半導体を用いたヘテロ接合を含む
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
タ或は高電子移動度トランジスタがよく知られている。
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
タ或は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、Ａｆ
ＧａＡｓ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。
合に２次元電子ガスが溜まり伝導チャネルとなり、Ａｆ
ＧａＡｓ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。
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ＡＪ２ＧａＡｓ層のドーピング。
閾値電圧はＡＪ２ＧａＡｓ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、ドーピング
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、ドーピング
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、ＡｆｆｉＧａＡｓ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。
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。
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。
［課題を解決するための手段〕
本発明の半導体装置は、
Ｉ［１−Ｖ族化合物半導体基板と、前記半導体基板上に
形成された３つ以上のヘテロ接合からなり、電子チャネ
ルのエネルギー単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。
形成された３つ以上のヘテロ接合からなり、電子チャネ
ルのエネルギー単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。
１１１−Ｖ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。
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。
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。ここでは適当な一つの例と
して第１の半導体としてＡ２Ｓｂを、第２の半導体とし
てＩｎＡｓを選んだ場合について述べる。■−Ｖ族化合
物半導体であるＧａＡｓ基板上にはＡ／２Ｓｂ及びＩｎ
Ａｓ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ＡｌＳｂとＩｎ
Ａｓは伝導帯の不連続値が非常に太きく （１，４ｅＶ
程度と言われている）、シたがってｎ型にドーピングし
たＡｆｆｉＳｂ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ＡｆＳｂ／１ｎＡｓ界面に溜ま
り伝導電子として寄与する。
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。ここでは適当な一つの例と
して第１の半導体としてＡ２Ｓｂを、第２の半導体とし
てＩｎＡｓを選んだ場合について述べる。■−Ｖ族化合
物半導体であるＧａＡｓ基板上にはＡ／２Ｓｂ及びＩｎ
Ａｓ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ＡｌＳｂとＩｎ
Ａｓは伝導帯の不連続値が非常に太きく （１，４ｅＶ
程度と言われている）、シたがってｎ型にドーピングし
たＡｆｆｉＳｂ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ＡｆＳｂ／１ｎＡｓ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／Ａｊｌ！Ｓｂ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Ａｆ
ｆｉＳｂ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Ｉ ｎＡｓの
厚みが大きい場合には閾値電圧のほぼＯ■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 ＲＳ 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。
ｆｉＳｂ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Ｉ ｎＡｓの
厚みが大きい場合には閾値電圧のほぼＯ■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 ＲＳ 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、■−Ｖ族化合物半導体基
板上に作製された量子井戸構造をチャネルきし、表面の
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。
板上に作製された量子井戸構造をチャネルきし、表面の
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、分子線エピタキシー法を用いて作製したＩ ｎ
Ａ ｓ ／ Ａ Ｉ 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 Ｉ 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１上に、Ａ１５ｂＮ２、Ｉ ｎ
Ａ ｓ Ｊｉｇ ３、ＡＰ、Ｓｂ層４、ＩｎＡｓ層５
が作製されて成る。
は、ｐ”−ＧａＡｓ基板１上に、Ａ１５ｂＮ２、Ｉ ｎ
Ａ ｓ Ｊｉｇ ３、ＡＰ、Ｓｂ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。
／ｌ Ｓ ｂＪｉｉ２ ；８０００人（アンドープ）Ｉ
ｎＡ ５ｉｉ３ ； ３００人（アンドープ）／ｌ
Ｓ ｂｉ４ ； １００人（アンドープ）＋６００
人（ｎ −２ＸＩＯ”ｃｎ＋−″）＋５０人（アンドー
プ） ＩｎＡｓ層５；１０００人（ｎ ＝ ５ Ｘ １０”ａ
ｍ−”）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０■であった。
ｎＡ ５ｉｉ３ ； ３００人（アンドープ）／ｌ
Ｓ ｂｉ４ ； １００人（アンドープ）＋６００
人（ｎ −２ＸＩＯ”ｃｎ＋−″）＋５０人（アンドー
プ） ＩｎＡｓ層５；１０００人（ｎ ＝ ５ Ｘ １０”ａ
ｍ−”）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０■であった。
一方、上記積層構造において、井戸層であるＩｎＡｓ層
３の厚みだけを１００人にしたＩｎＡｓ単体 Ｉ Ｓ
ｂ ／ Ｉ ｎ Ａ ｓ ／ Ａ Ｉ 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。
３の厚みだけを１００人にしたＩｎＡｓ単体 Ｉ Ｓ
ｂ ／ Ｉ ｎ Ａ ｓ ／ Ａ Ｉ 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
体基板と、この半導体基板上に形成された３つ以上のヘ
テロ接合からなる４層構造とを含んでなり、この４Ｎ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。
体基板と、この半導体基板上に形成された３つ以上のヘ
テロ接合からなる４層構造とを含んでなり、この４Ｎ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。
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、１１１−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、１１１−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Ｉｎ
Ａｓ／ＡｆＳｂ／ＩｎＡｓ／Ａ／！Ｓｂ／Ｇａｒｂ基板
の積層構造の一例を示す断面図である。 １−−−− ・ｐ”−ＧａＡｓ基板 ２・ ・ ・ ・ ・ＡｆＳＪＪ ３ ・ ・ ・ ・ ・ ＩｎＡｓ層 ４ ・ ・ ・ ・ ・／ｌｓｂ層 ５− ・ −・ ・ ＩｎＡｓＮ
Ａｓ／ＡｆＳｂ／ＩｎＡｓ／Ａ／！Ｓｂ／Ｇａｒｂ基板
の積層構造の一例を示す断面図である。 １−−−− ・ｐ”−ＧａＡｓ基板 ２・ ・ ・ ・ ・ＡｆＳＪＪ ３ ・ ・ ・ ・ ・ ＩｎＡｓ層 ４ ・ ・ ・ ・ ・／ｌｓｂ層 ５− ・ −・ ・ ＩｎＡｓＮ
Claims (1)
- （１）III−Ｖ族化合物半導体基板と、前記半導体基板
上に形成された３つ以上のヘテロ接合からなり、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 |
|---|---|---|---|
| JP8710989A JPH02266536A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8710989A JPH02266536A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02266536A true JPH02266536A (ja) | 1990-10-31 |
Family
ID=13905784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8710989A Pending JPH02266536A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02266536A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02265251A (ja) * | 1989-04-06 | 1990-10-30 | Nec Corp | 半導体装置 |
-
1989
- 1989-04-07 JP JP8710989A patent/JPH02266536A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02265251A (ja) * | 1989-04-06 | 1990-10-30 | Nec Corp | 半導体装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH05110086A (ja) | トンネルトランジスタ | |
| JP3376078B2 (ja) | 高電子移動度トランジスタ | |
| EP0566591B1 (en) | Semiconductor device | |
| JP3141838B2 (ja) | 電界効果トランジスタ | |
| US5351128A (en) | Semiconductor device having reduced contact resistance between a channel or base layer and a contact layer | |
| JP2689057B2 (ja) | 静電誘導型半導体装置 | |
| JP2701583B2 (ja) | トンネルトランジスタ及びその製造方法 | |
| JPS6242569A (ja) | 電界効果型トランジスタ | |
| JPH02266536A (ja) | 半導体装置 | |
| JPS6214105B2 (ja) | ||
| JPH02111073A (ja) | 絶縁ゲート電界効果トランジスタおよびその集積回路装置 | |
| JP2643890B2 (ja) | トンネルトランジスタ | |
| JP3255973B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPH02265251A (ja) | 半導体装置 | |
| JPS62298181A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH09270522A (ja) | 電界効果トランジスタ及びその製造方法 | |
| CA1261977A (en) | Field effect transistor | |
| JP2715868B2 (ja) | 電界効果トランジスタ | |
| JPS6068661A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH036029A (ja) | 変調ドープヘテロ接合電界効果トランジスタ | |
| JP2786208B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP2800457B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP2606660B2 (ja) | ヘテロ接合電界効果トランジスタ | |
| JPH0521471A (ja) | 電界効果トランジスタ | |
| JPH07283396A (ja) | ヘテロ接合電界効果トランジスタ |