JPH02285682A - 半導体装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体異種接合および半導体装置に係り、特
に、高速、低雑音、あるいは高増幅率であるような半導
体装置とその作製を可能にするような半導体異種接合に
関する。

【従来の技術】

従来、半導体異種接合およびそれを用いた半導体装置に
ついては、電子情報通信学会技術報告ＥＤ８７−１５８
．３７頁、および電子情報通信学会技術報告ＥＤ８８−
７７．４７頁に詳しく記載されている。

【発明が解決しようとする課題】

上記従来例においては、Ｇ　ａ　Ａ　ｓとＡ　Ｉ　Ｇ　
ａ　Ａ　ｓの半導体異種接合を用いており、特に、Ａ　
Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓの接合近傍の不純物濃度を下げるこ
とにより高耐圧化を図っている。しかし、そのことによ
り、異種接合界面の接触抵抗が増加し、高速、低雑音な
動作を妨げるという問題を有していた。

【課題を解決するための手段１ 上記課題を解決するために、接合界面の近傍のみに不純
物を他の部分より高濃度に導入した。または接合界面か
ら１００人以内の部分にポテンシャル井戸となる層を１
層以上設けた。そしてゲート電極の近傍においてのみ高
濃度不純物層、あるいはポテンシャル井戸層を除去する
か、電極の近傍の高濃度不純物層の部分に、先に導入し
た不純物と逆の導電型を生じさせる不純物を導入した。 【作用】 高濃度不純物層は異種接合界面に生じる空間電荷層を薄
くする。また、ポテンシャル井戸層は上記空間電荷層中
にキャリアのトンネリングし得る状態を形成する。いず
れの場合にも、キャリアのトンネリング確率が高くなり
、接触抵抗は低減する。また、ゲート電極の近傍のみ高
濃度不純物層またはポテンシャル井戸層を除去するか、
あるいはアクセプタ不純物を導入することにより、ゲー
ト電極下部においてはトンネリングが起きにくくなり、
ゲート耐圧も同時に高く保つことが可能になる。

【実施例】

実施例１ 第１図は、本発明の実施例１の構造のエネルギー帯構造
図である。１００はＳｉドナー密度２×１０１７／ｃｍ
３のｎ型Ａ　ｌ、、３Ｇ　ａｏ、、Ａ　ｓ層、１０１は
厚さ１５０人のアンドープＡｌｏ、３Ｇａｏ、７ＡｓＪ
ｉ、１０２は厚す１００人、Ｓｉドナー密度５×１０１
１１／■３のｎｆ型Ａ　ｌ　ｏ、３Ｇ　ａ　ｏ、７Ａ　
ｓ層、１０３はＳｉドナー密度２Ｘ１０１７／ｃｍ３の
ｎ型ＧａＡｓ、ｆｉｌである。本構造を作製するには、
１０人程度の厚さでＳｉドナー密度および結晶組成を制
御できる結晶成長法が必要であるが、ここでは分子線エ
ピタキシー法を用いて成長温度５５０℃で成長した。こ
の他に有機金属気相成長法などを用いても、基板温度お
よび材料ガスの切り替えに留意した装置を用いて上記の
条件を満たすことができれば同様の効果が得られる。ド
ナーとしてはＳｉの他にＳｎ。 Ｓ、Ｔｅ、Ｓｅなどを用いてもよい。 本構造においては、異種接合界面に生じる空間電荷層の
厚さが約８０人となる。第２図に示したのはｎ＋型Ａ　
ｌ、、、Ｇ　ａ、、、Ａ　ｓ層１０２のない従来の構造
であるが、この場合には空間電荷層の厚さが約２００人
と２．５倍となる。界面を通過するトンネリング電流の
密度は空間電荷層の厚さの指数関数に反比例するので、
本発明の構造においては従来の約１０倍のトンネリング
電流が流れる。すなわち、＝４− 界面の接触抵抗は１／１０になる。 なお、本実施例において挙げた組成、膜厚およびドナー
密度の数値は絶対的なものではない。本発明で本質的な
のは、アンドープ層と異種接合界面の間に高濃度にドー
プされた層を設けることにより空間電荷層の厚さを減少
させ、電子のトンネリング確率を高くすることである。 したがって、組成、不純物密度、および膜厚の数値はそ
の条件が満たされる範囲で選ぶことができる。具体的な
数値の目安としては、空間電荷層の厚さが１００人程形
成下になるように不純物密度を選べば、接触抵抗はほぼ
１０−７Ωａ１１２以下にすることができる。 また、ここではｎ型の場合について述べたが。 ｐ型の場合にも電子の代わりに正孔を、伝導帯の代わり
に価電子帯を、ドナーの代わりにアクセプタを考えれば
、全く同様にして接触抵抗を低減できるのは勿論のこと
である。 また、用いる材料もここで挙げたＡ　Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　
ｓ層　Ｇ　ａ　Ａ　ｓの組合せに限らず、例えばこの他
にも、ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓ／ＩｎＧ
ａＡｓ、　　ＩｎＧａＡｓ／ｒｎＡＩＡｓ、ＩｎＧａＡ
ｓ／ＩｎＰ、ＧａＳｂ／ＡｌＧａＳｂ等の組合せにおい
ても、異種接合界面に接触抵抗が生じるがその場合でも
同様のエネルギー構造を実現できるので、同様の効果が
得られるのは勿論である。 実施例２ 本発明の上記実施例１においてｎｆ型 ＡＩ。、３Ｇａ、、７Ａｓ層１０２を無くし、代わりに
第３図に示すようにポテンシャル井戸層、すなわち薄い
アンドープＧａＡｓ層１０４と薄いアンドープＡｌＧａ
Ａｓ層１０６を交互に積層する。各層の層厚はへテロ接
合の側から順にＡ　Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層３０人、Ｇａ
Ａｓ１２０人、ＡＩＧａＡｓＷＪ５０人、Ｇ　ａ　Ａ　
ｓ層１０人である。このようにすることにより空間電荷
層の中に電子がトンネリングし得る層ができる。また、
電子に対してエネルギー障壁となるアンドープＡ　ｌｏ
、３Ｇ　ａｏ、、Ａ　ｓ層１０１の伝導帯のエネルギー
は第３図に示すように低くなる、そのため、まず電子が
トンネリングする確率は従来よりも５倍程度高くなり、
また、熱エネルギーをもつ電子による電流も増加する。 これらの効果により、本実施例の異種接合界面の接触抵
抗は従来の１７７程度となった。 なお、本実施例において挙げた膜厚および暦数の数値は
絶対的なものではない。ようするに空間電荷層中に電子
のトンネリングし得る層が形成されればトンネリング電
流は増加するので、接触抵抗は減少する。したがって、
必要とされる接触抵抗の大きさによってＧａＡｓ層の数
を１層以上の範囲で選ぶことができる。 また、材料についても実施例１と同様にここであげた材
料に限られる訳ではなく　Ａ　Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　／
ＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ、Ｉ　ｎ　Ｇ　
ａ　Ａ　ｓ　／　Ｉ　ｎ　Ａ　Ｉ　Ａ　ｓ、Ｉ　ｎ　Ｇ
　ａ　Ａ　ｓ　／ＩｎＰ、ＧａＳｂ／ＡｌＧａＳｂ等の
組合せにおいても同様の構造を作製することにより同様
の効果を得ることができる。 実施例３ 第４図に示したのは本発明の実施例３の半導体一 装置の断面構造模式図である。２０１は半絶縁性ＧａＡ
ｓ基板、２０２は低不純物密度Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　Ｍ（厚
さ３０００人、不純物密度Ｉ　Ｘ　１０１６／　ｃｍ３
以下）、２０３はｎ型Ａ１．．３Ｇａｏ、７Ａｓ層（厚
さ３００人、不純物密度Ｉ　ＸＩＯ”／ａｎ”）　、２
０４は低不純物密度ＡｌＧａＡｓ層（厚さ２００人、不
純物密度ＩＸ　１０”　／　ｃｍ３以下）、２０５はｎ
士型Ａｌ。、３Ｇａ、、７Ａｓ層（厚さ１００人、不純
物密度５×１０１′］／ｃｌｎ３）、２０６はｎ型Ｇ　
ａ　Ａ　ｓ　ｆｆＪ　（厚さ１６００人、不純物密度５
Ｘ１０１１＋／（１）３）、２０７はソース電極、２０
８はゲート電極、２０９はドレイン電極である。 低不純物密度Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　Ｍ　２０２の厚さは５０
０Å以上であればトランジスタ動作する。しかし、その
厚さが２０００Å以下であると基板の影響によって電子
濃度が減少してしまう。その厚さが２０００Å以上であ
れば電子濃度の減少はｌＸ１０１１／ｃｎ１２以下とな
るので２０００Å以上であることが望ましい。また、低
不純物密度Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層２０２中の不純物密度は少
ないほど電子の移動度は高くなるが、１〜うンリスタ動
作の観点からは若干のｐ型になるのが望ましい。しかし
、不純物密度があまりに高いとｐ型の中性領域が形成さ
れトランジスタ動作が著しく阻害される。したがって、
低不純物密度Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　１９２０２中の不純物は
アクセプタでその密度は中性領域が形成されない程度で
あることが望ましい。すなわち、その厚さが３０００人
であればＩ　Ｘ　１０１６／　ａｎ　３以下、１μｍで
あればＩ　Ｘ　１０”／　ａｎ３以下である必要がある
。 ｎ型Ａｌｏ、３Ｇａｏ、７Ａｓ層２０３の厚さは３００
人±１００人、不純物密度０．５〜５　Ｘ　１０”／　
ｃｍ３の範囲で、また、低不純物密度Ａ　Ｉ　Ｇ　ａ　
Ａ　ｓ層２０４の厚さは２００人±１００人、不純物密
度は１×１０１７／舖３以下の範囲で選ぶことができる
。ただし、ここで、耐圧および閾値電圧を考慮する必要
があるためにそのすべてを自由に選ぶことはできない。 耐圧向上のためにはｎ型Ａ　ｌ。、３Ｇ　ａｏ、７Ａ　
５Ｍ２０３中にｎ型の中性領域ができないことが望まし
い。したがって、ｎ型Ａ　１ｏ３Ｇ　ａｌ）、７Ａ　ｓ
　１１２０３と低不純物密度ＡｌＧａＡｓ層２０４の厚
さおよび不純物密度はトランジスタに要求される閾値電
圧を実現し、かつ、ｎ型 Ａｌ。、３Ｇａ、、７ＡｓＪ１７２０３中に中性領域が
生じないように上記の範囲から選ぶべきである。 また、層２０３．２０４．２０５においてＡ」組成は０
．３であるが、この値は必ずしもＯｌ：（である必要は
無い。チャネル中の電子密度はＡ１組成と共に増加する
のでＡ１組成は高い方が望ましいが、化学的に活性なＡ
１の組成が増加することによって結晶中の不純物、ある
いは欠陥の量が増加するとともに、異種接合界面におけ
る接触抵抗が増加し、トランジスタ特性が劣化する。そ
こで、ここでは組成を０．３としたが、０．１５から０
．５の間の範囲であればトランジスタとして正常に動作
する。 本発明の接触抵抗低減の効果は、ｎ＋型Ａ　ｌ。、３Ｇ
　ａｏ、７Ａ　ｓ層２０５の厚さが１００人であれば不
純物密度が４Ｘ１０”／ａｎ３で飽和し、それよりも低
密度の場合には効果が薄れる。その様子を表わしたのが
第６図および第７図である。第６図で不純物密度が４　
Ｘ　１．０”　／　ｄｌｌ　３以上の場合には接触抵抗
低減の効果は飽和しているのでここでは不純物密度５　
Ｘ　］０’８／　ｃｍ３を選んでいるが、それより低密
度、例えばｉ　Ｘ　１０”／　ｃｍ３でもある程度の効
果は得られる。したがって、ｎ＋型 Ａｌｏ、、Ｇａ、７ＡｓＪｐ７２０５の不純物密度は１
〜５　Ｘ　１０”／　ｃｍ３の範囲で選へばよい。また
、ｎヤ型Ａ１ｏ、３Ｇａｏ、Ａ　ｓ層２０５の厚さにつ
いては、第７図に示したように、８０Å以上であれば接
触抵抗低減の効果は飽和しているので、ここでは１００
人を選んでいるが４０人程度でもその効果は表われてい
る。そこで４０〜１００人の範囲で選べばよい。 なお、これらの値はＡ　Ｉ　、、３Ｇ　ａ　ｏ、７Ａ　
ｓ層についてのものであって、Ａ１組成が異なる場合に
はこれらの値は変わるが、その場合でも第６図、あるい
は第７図に相当するデータから適切な膜厚および不純物
密度を決定することが可能である。 ｎ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層２０６の厚さは不純物密度との兼
ね合いで決定するへきであるが、３０００人を超えると
トランジスタを形成した時に段差が大きくなって配線が
断線する確率が高まるのでそれ以下であることが望まし
い。また、不純物密度は高ければ高いほど望ましいが、
ｎ型ＱａＡｓ層２０６の抵抗がチャネル抵抗に較べて１
０％以下であればその効果はほぼ飽和するので、厚さと
抵抗の兼ね合いで決定すればよい。 なお、低不純物密度Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　ｆｆＪ　２０２と
ｎ型Ａ　１０．３Ｇ　ａｏ、７Ａ　８層２０３との間に
厚さ５００人程形成下の低不純物密度Ａ　Ｉ　Ｇ　ａ　
Ａ　ｓ層を挿入することによって電子の移動度の増大を
図ることも可能である。しかし、本発明の上記実施例１
における接触抵抗低減の効果の説明でも明らかなように
この低不純物密度ＡｌＧａＡｓ層は空乏化して接触抵抗
を増加させるので、その厚さは１００Å以下であること
が望ましい。本実施例では上記接触抵抗の増加を避ける
ために低不純物密度ＡｌＧａＡｓ層をこの部分に用いる
ことはしていない。 本構造の作製工程は以下の通りである。 まず、半絶縁性ＧａＡｓ基板２０１上に２０２〜２０６
までの層構造を順次堆積する。堆積方法としでは分子線
エピタキシー法、あるいは有機金属気相成長法などを用
いて成長を行なえばよい。 ただし、その際にドーピングした不純物が拡散しないよ
うに結晶成長条件、および不純物の種類を選ぶ必要があ
る。分子線エピタキシー法の場合にはＳｉを不純物とし
て用い、成長温度を６００℃以下にすることによって上
記の条件を実現することが可能である。 試料を結晶成長装置から取り出した後に５通常のホトリ
ソグラフィーによってトランジスタのチャネル領域のみ
を保護し、それ以外の領域をメサエッチングしてアイソ
レーションする。次に、通常のホトリソグラフィーによ
ってソース、およびドレイン電極領域のみを露出させる
。そこに電極材料であるＡ　ｕ　Ｇ　ｅ合金を２０００
人蒸着し、リフトオフする。続いて、電子線直接描画に
よってゲート電極領域のみを露出させる。この工程はサ
ブミクロンのゲートを形成するために電子線直接描画を
用いているが同様の加工寸法を実現できるならば他の方
法、例えば通常のホトリソグラフィーを行なってパター
ンを形成した後に側壁を形成することによって寸法を縮
小する工程を用いてもよい。 その後、ＧａＡｓのみをエツチングし、Ａ　Ｉ　Ｇ　ａ
　Ａ　ｓをほとんどエツチングしないような溶液、例え
ばアンモニアと過酸化水素の１＝５０の混合液によりエ
ツチングし、ｎ型ＧａＡｓ層２０６のみを除去する。さ
らに、Ａ　］、　Ｇ　ａ　Ａ　ｓを制御性よくエツチン
グできる溶液、例えば５℃に保ったリン酸、過酸化水素
、水の１：１０：４０の混合液により１００人エツチン
グし、ｎｔ型Ａ　ｌ　、、３Ｇ　ａ　ｏ、７Ａ　ｓ層２
０５を除去する。そこにゲート電極としてＡ〕を３００
０人蒸着しリフトオンすることにより、第４図に示す構
造を得る。さらに、図には示していないが、保護膜とし
てリン酸ガラス（ＰＳＧ）を４０００人程度全面に堆禎
し、通常のホトリソグラフィーとエツチングによって電
極の上部のみに穴を開けてそこに対して配線することに
より耐湿性を向上させることができる。 ゲート長０．２μｍのトランジスタの特性は以下のとお
りである。 ソース・ゲート間抵抗Ｒｓｇ０．５Ωｍ、１．２　Ｇ　
ｌ＆における最小雑音指数０．６５ｄ　Ｂ、その時の利
得１２ｄ　Ｂ、遮断周波数ＪＴは９２　Ｇ　Ｈｚであっ
た。従来例の場合のソース・ゲート間抵抗Ｒ８□１゜０
Ω圃、１２ＧＩ（ｚにおける最小雑音指数０．８５ｄ　
Ｂ、その時の利得］、０．５ｄＢ、遮断周波数ｆＴ５０
ＧＴ（ｙ、であるので、それと比較して著しい改善の効
果が見られた。 また、液体窒素温度に冷却した場合にはその差はさらに
大きくなり、従来例の場合の■２ＧＨｙ、における最小
雑音指数０．５５ｄＢ、その時の利得１２ｄＢ、遮断周
波数Ｊ　Ｔ６５Ｇ　Ｈｚに対して、本実施例の場合１２
Ｇ　Ｈｙ、における最小雑音指数０．３２ｄ　Ｂ、その
時の利得１６．５ｄＢ、遮断周波数ｆｔ１．４０ＧＨｚ
となった。 また、ｎ型ＧａＡｓ層２０６を除去しなかった場合には
ケートの耐圧が１ｖ以下になり、特性の測定は不可能で
あった。 なお、図には示してないが、異種接合界面近傍のｎ型Ｇ
ａＡｓ層２０６にｎ型高濃度不純物層を設ける（換言す
れば、ｎｔ型Ａ、　１　ｏ、３Ｇ　ａｏ、７Ａ　ｓ層２
０５とｎ型ＧａＡｓ層２０６との間にｎｆ型ＧａＡｓＭ
を設ける。またはｎｆ型 Ａ　ｌｏ、３Ｇ　ａｏ、ｖＡ　ｓ層２０５を設けない場
合は、低不純物密度Ａ　Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　Ｎ　２０
４とｎ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　ｆｆｊ　２０６との間に設け
る）ことにより、ｎ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層２０６のエネル
ギー準位を下げることができ、それに伴ってｎｆ型 Ａ　ｌ　、、、Ｇ　ａ　ｏ、、Ａ　ｓ層２０５（または
低不純物密度Ａ　Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層２０４）のエネ
ルギー準位も下がるので、キャリアのトンネリング確率
を高くすることができる。なお、ｎｔ型 Ａ　ｌ　ｏ、３Ｇ　ａ　ｏ、、Ａ　ｓ層２０５を設けな
いで、上記ｎ中型ＧａＡｓ層のみを設けても本発明の効
果があるが、両方設けることにより効果をより高めるこ
とができる。 また、用いる材料はここで挙げたＡ　Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　
ｓ／　Ｇ　ａ　Ａ　ｓの組合せに限らず、例えばこの他
にも、ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓ／Ｉ　ｎ
ＧａＡｓ、Ｉ　ｎ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　／　Ｉ　ｎ　Ａ　
Ｉ　Ａ　ｓ、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ、ＧａＳｂ／Ａ１．
ＧａＳｂ等の組合せにおいても異種接合界面に接触抵抗
が生じるが、その場合でも同様のエネルギー構造を実現
できるので、同様の効果が得られるのは勿論である。 実施例４ 第５図（ａ）に示したのは、本発明の実施例４の断面構
造図である。実施例３と異なるのはｎ型Ａｌｏ、Ｇａ、
、７Ａｓ層２０５をエツチングする代わりにアクセプタ
拡散層２１０を設けた点であり、それ以外の点は実施例
３と同じである。 製造方法は層構造の堆積およびＧ　ａ　Ａ　ｓ層２０６
のエツチングまでは実施例３と同様に行なう。その後、
アクセプタ不純物、例えばＢｅあるいはＺｎを表面原子
濃度が５　Ｘ　１０１２／　ａｎ２になるように蒸着し
、さらにゲート金属の形成を実施例３と同様に行なう。 その後、４５０℃で５分間アニールして不純物を拡散し
アクセプタ拡散層２１０を形成する。この拡散は保護膜
であるＰＳＧの形成と同時に行なうことも可能である。 アクセプタ拡散層は第５図（ｂ）に示すようにゲート下
部のドナー不純物を電気的に補償するのでゲートの耐圧
が上昇する効果がある。 本実施例のトランジスタの高周波特性は実施例３のそれ
とほぼ同様であり、また、ゲート耐圧は８ｖ以上となり
充分な特性が得られた。 実施例５ 第８図に示したのは、本発明の実施例５の半導体装置の
断面構造模式図である。実施例３と異なるのは低不純物
密度Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層２０２の基板側の一部（２５００
人）をＡ　ｌ　ｘＧ　ａ　１−ｘＡ　ｓ層３０１　（ｘ
＝　０．３）で構成したことである。Ａ　ｌ　ｏ、３Ｇ
　ａ　ｏ−７Ａｓ層３０１は電子親和力がＧ　ａ　Ａ　
ｓよりも大きいため、チャネル中で加速されエネルギー
の高くなった電子が基板側に入り込む確率が小さくなり
、いわゆるショートチャネル効果が低減される。そのた
め、相互コンダクタンスは上昇し、トレインコンダクタ
ンスは減少する。その結果、素子の雑音は低減される。 Ａ　ｌ　。、３Ｇ　ａ　ｏ、、Ａ　ｓ層３０１の厚さは
、上記のショートチャネル効果の低減の為であれば１０
０人程形成も効果が現われるが、チャネル中の電子濃度
との兼ね合いで実施例３における低不純物密度Ｇ　ａ　
Ａ　ｓ層２０２の厚さと同様の配慮によって決定される
。ただし、この場合には Ａ　ｌ　ｏ、３　Ｇ　ａ　ａ　、７　Ａ　ｓ層３０１の
厚さと低不純物密度Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層２０２の厚さを加
えたものが電子密度を決定するので、その値が２０００
Å以上になることが望ましい。なお、低不純物密度Ｇ　
ａ　Ａ　ｓ層２０２の厚さは１００人程形成下になると
電子の移動度の低下等の悪影響が現われるので１００Ａ
以上であることが望ましく、また２０００人を超えると
ショートチャネル効果の抑制が十分でなくなるのでこの
範囲で選ぶのが望ましい。ここでは５００人とした。 また、Ａ　１．０　ａ　、、Ａ　ｓ層３０１におけるＡ
１組組成の値が高いほどショートチャネル効果は抑制さ
れるが、逆に、化学的に活性なＡ１の組成が増加するこ
とによって結晶中の不純物、あるいは欠陥の量が増加し
トランジスタ特性が劣化する。 したがって、Ａ１組組成の値は実用的には０．１〜０．
５の間が望ましく、ここでは０．３とした。 素子の作製は実施例３と全く同様に行なえばよい。 相互コンダクタンスの上昇と、ドレインコンダクタンス
の減少の効果によって１２Ｇ　Ｈｚにおける最小雑音指
数は０．６０ｄＢ、その時の利得は１３ｄＢ、遮断周波
数ｆｒは１０１ＧＨｚとなり、それぞれ改善された。 実施例６ 第９図に示したのは、本発明の実施例６の半導体装置の
断面構造模式図である。実施例３と異なるのは低不純物
密度Ｇａ’ＡｓＭとｎ型Ａｌ０３Ｇａｏ、７Ａｓ層との
間に厚さ３００人のＩ　ｎｙＧ　ａ、−ｙＡ　ｓ　Ｍ３
０２　（ｙ　＝０．１５）を挿入したことである。Ｉ　
ｎｏ、、５Ｇ　ａｏ、８．Ａ　ｓは電子親和力がＧａＡ
ｓよりも大きいため電子は Ｉ　ｎｏ、□５Ｇ　ａ、８．Ａ　ｓ　Ｍ中に集まり、Ｉ
　ｎ。、１５Ｇ　ａ、ｌｌ、Ａ　ｓ層３０２はチャネル
となる。 また、Ａ　ｌ　Ｏ、３Ｇ　ａ　ｎ　、　７　Ａ　ｓと■
ｎｏ、１．Ｇａ二、、ＳＡｓとの電子親和力の差がＡ　
１．、３Ｇ　ａｏ、７Ａ　ｓとＧ　ａ　Ａ、　ｓとの電
子親和力の〜２０− 差よりも大きいため、チャネル中に存在する電子の密度
が１．５Ｘ　１０”／　ａｎ２と実施例３の１．５倍に
なった・ なお、Ｉ　ｎ　ｏ、１ｓＧ　ａ　ｏ、ｓｓＡ　ｓはＧａ
Ａｓと格子定数が異なるが、厚さが３００人と薄いため
、界面に転位が発生することは無く素子の特性が劣化す
ることも無い。Ｉｎの組成をさらに増加させることによ
って電子親和力の差は増大するが、格子定数の不一致も
大きくなるので、界面に大量の転位が発生しないように
膜厚を更に薄くする必要がある。実際にはＩｎｙＧａ□
−ｙＡｓにおいてＩｎ組成ｙの値が０．４以上であると
膜厚を１０Å以下にしなければならず、効果がほとんど
無くなるので、Ｉｎ組成ｙの値は０．４以下であること
が望ましい。 素子の作製は実施例３と全く同様に行なえばよｕｌ。 チャネル中に存在する電子の密度が増加したことによっ
てソース・ゲーＩ・間抵抗Ｒｓオが０．３５Ωｍに減少
し、１２Ｇ＆における最小雑音指数は０．５９ｄＢ、そ
の時の利得は１３（ＩＢ、遮断周波数ＪＴは１０５ＧＨ
ｚとなり、それぞれ改善された。 なお、本実施例において、実施例５と同様に低不純物密
度Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層２０２の一部、もしくは全部をＡ１
．Ｇａ、、Ａｓ、Ｉｊ’１３０１で構成すれば本実施例
の効果に加えて実施例５同様の効果が得られるのは言う
までもない。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ゲート耐圧を高
く保ったまま、ペテロ接合における界面の接触抵抗を低
減することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例１のへテロ接合のエネルギー
帯構造図、第２図は、従来例のへテロ接合のエネルギー
帯構造図、第３図は、本発明の実施例２のへテロ接合の
エネルギー帯構造図、第４図は、本発明の実施例３の半
導体装置の断面構造模式図、第５図（、）は、本発明の
実施例４の半導体装置の断面構造模式図、第５図（ｂ）
は、そのゲート電極下部のエネルギー帯構造図、第６図
は、本発明の実施例３において、 ｎ↑型Ａ　１．０，３Ｇ　ａ６．ＩＡ　ｓ層（２０５）
中のドナー不純物密度を変えたときの接触低効率の値の
変化を示す図、第７図は、本発明の実施例３においてｎ
ｆ型Ａ　ｌ　ｏ、３ｃ　ａ　、）、７Ａ　ｓ層（２０５
）の厚さを変えたときの接触低効率の値の変化を示す図
、第８図は、本発明の実施例５の半導体装置の断面構造
模式図、第９図は、本発明の実施例６の半導体装置の断
面構造模式図である。 １００−　ｎ型Ａ　ｌｏ、３Ｇ　ａｏ７Ａ　５Ｊ１１０
１　＝−アンドープＡ　ｌｏ、３Ｇ　ａｏ、７Ａ　ｓ層
１０２−　ｎ’型Ａ　ｌ、、３Ｇ　ａ、、７Ａ　ｓ層１
０３−　ｎ型ＧａＡｓ層 １０４・・アンドープＧａＡｓ層 １０６・・・アンドープＡ　Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層２０
１　・＝半ＩＩＡ縁性Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板２０２・・・
低不純物密度Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層２０３−　ｎ型Ａ　ｌ。 、３Ｇ　ａｏ７Ａ　ｓ層２０４・・・低不純物密度Ａｌ
ＧａＡｓ層２０５−　ｎ中型Ａ　　ｌｏ、３Ｇａｏ、、
ＡｓＭ２０６−　ｎ型ＧａＡｓＪｔＷ ２０７・・・ソース電極 ２０８・・ゲート電極 ２０９・・・ドレイン電極

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、伝導帯または価電子帯にエネルギー不連続状態を有
   する半導体異種接合において、上記接合界面の近傍に高
   濃度不純物層が設けられていることを特徴とする半導体
   異種接合。 ２、伝導帯または価電子帯にエネルギー不連続状態を有
   する半導体異種接合において、キャリアに対してポテン
   シャル障壁となる側の半導体層中の上記接合界面の近傍
   に、上記キャリアを生じさせるような高濃度不純物層が
   設けられていることを特徴とする半導体異種接合。 ３、伝導帯または価電子帯にエネルギー不連続状態を有
   する半導体異種接合において、キャリアに対してポテン
   シャル障壁となる側の半導体層中の上記接合界面から１
   ００Å以内の部分にポテンシャル井戸層が少なくとも１
   層設けられていることを特徴とする半導体異種接合。 ４、電極と能動層との間に半導体異種接合を有する半導
   体装置において、上記半導体異種接合が請求項１、２ま
   たは３記載の異種接合であることを特徴とする半導体装
   置。 ５、１個または複数個の上記電極の近傍において、上記
   高濃度不純物層または上記ポテンシャル井戸層が除去さ
   れていることを特徴とする請求項４記載の半導体装置。 ６、１個または複数個の上記電極の近傍における上記高
   濃度不純物層の部分に、上記高濃度不純物層の不純物と
   逆の導電型を生じさせる不純物が導入されていることを
   特徴とする請求項４記載の半導体装置。