JPH0260061B2 - - Google Patents
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- JPH0260061B2 JPH0260061B2 JP8045885A JP8045885A JPH0260061B2 JP H0260061 B2 JPH0260061 B2 JP H0260061B2 JP 8045885 A JP8045885 A JP 8045885A JP 8045885 A JP8045885 A JP 8045885A JP H0260061 B2 JPH0260061 B2 JP H0260061B2
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Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の技術分野）
本発明はゲート電極より不純物無添加のアルミ
ニウム−ガリウム−砒素混晶半導体層を介して印
加される電界によつて、ガリウム−砒素半導体層
中の２次元電子数を制御することにより、ソース
電極とドレイン電極間のコンダクタンスを制御す
る電界効果トランジスタに関する。
ニウム−ガリウム−砒素混晶半導体層を介して印
加される電界によつて、ガリウム−砒素半導体層
中の２次元電子数を制御することにより、ソース
電極とドレイン電極間のコンダクタンスを制御す
る電界効果トランジスタに関する。
（従来技術とその問題点）
従来より不純物無添加のガリウム−砒素半導体
層上に、不純物無添加のアルミニウム−ガリウム
−砒素混晶半導体層を設けてなることを特徴とす
る電界効果トランジスタが提案されている。
層上に、不純物無添加のアルミニウム−ガリウム
−砒素混晶半導体層を設けてなることを特徴とす
る電界効果トランジスタが提案されている。
（荒井、水谷、柳川、昭和60年度電子通信学会
総合全国大会講演論文集分冊２、５頁および小
倉、他、電子通信学会技術研究報告第84巻77号81
頁（1984年））これらの電界効果トランジスタで
は、ガリウム−砒素半導体層とアルミニウム−ガ
リウム−砒素混晶半導体層の電子親和力の違いに
より、ガリウム−砒素半導体層内に高移動度の２
次元電子が形成され、この２次元電子をチヤネル
として用いることにより優れた動作特性を実現す
ることができる。さらに、これらの電界効果トラ
ンジスタでは、三村によつて考案された同様に２
次元電子をチヤネルとして用いる電界効果トラン
ジスタ（特許公開昭59−53714）と異なり、アル
ミニウム−ガリウム−砒素混晶半導体に不純物が
添加されていないために、しきい値電圧温度安定
性、光照射に対する安定性に優れている。しかし
ながら、不純物無添加のガリウム−砒素半導体層
上に不純物無添加のアルミニウム−ガリウム−砒
素混晶半導体層を設けてなることを特徴とする電
界効果トランジスタではそのしきい値電圧がゲー
ト電極にn+型ガリウム−砒素層を用いた場合約
35ｍＶ、タングステンシリサイドを用いた場合約
1.5Vであり、これらの電界効果トランジスタは
ノーマリ−オフ型である。電界効果トランジスタ
を用いて集積回路を構成するにはノーマリオフ型
だけではその回路構成が制限され、ノーマリ−オ
ン型の電界効果トランジスタを実現することが論
理遅延時間、耐雑音性を向上させる際に重要とな
つている。しかしながら、従来の構造によるガリ
ウム−砒素半導体層上に不純物無添加のアルミニ
ウム−ガリウム−砒素混晶半導体層を設けてなる
ことを特徴とする電界効果トランジスタにおいて
はノーマリオン型のトランジスタを実現すること
は困難であり、該電界効果トランジスタを用いた
集積回路では論理遅延時間、耐雑音性などに問題
があつた。
総合全国大会講演論文集分冊２、５頁および小
倉、他、電子通信学会技術研究報告第84巻77号81
頁（1984年））これらの電界効果トランジスタで
は、ガリウム−砒素半導体層とアルミニウム−ガ
リウム−砒素混晶半導体層の電子親和力の違いに
より、ガリウム−砒素半導体層内に高移動度の２
次元電子が形成され、この２次元電子をチヤネル
として用いることにより優れた動作特性を実現す
ることができる。さらに、これらの電界効果トラ
ンジスタでは、三村によつて考案された同様に２
次元電子をチヤネルとして用いる電界効果トラン
ジスタ（特許公開昭59−53714）と異なり、アル
ミニウム−ガリウム−砒素混晶半導体に不純物が
添加されていないために、しきい値電圧温度安定
性、光照射に対する安定性に優れている。しかし
ながら、不純物無添加のガリウム−砒素半導体層
上に不純物無添加のアルミニウム−ガリウム−砒
素混晶半導体層を設けてなることを特徴とする電
界効果トランジスタではそのしきい値電圧がゲー
ト電極にn+型ガリウム−砒素層を用いた場合約
35ｍＶ、タングステンシリサイドを用いた場合約
1.5Vであり、これらの電界効果トランジスタは
ノーマリ−オフ型である。電界効果トランジスタ
を用いて集積回路を構成するにはノーマリオフ型
だけではその回路構成が制限され、ノーマリ−オ
ン型の電界効果トランジスタを実現することが論
理遅延時間、耐雑音性を向上させる際に重要とな
つている。しかしながら、従来の構造によるガリ
ウム−砒素半導体層上に不純物無添加のアルミニ
ウム−ガリウム−砒素混晶半導体層を設けてなる
ことを特徴とする電界効果トランジスタにおいて
はノーマリオン型のトランジスタを実現すること
は困難であり、該電界効果トランジスタを用いた
集積回路では論理遅延時間、耐雑音性などに問題
があつた。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、従来技術による前述の問題点を解決
するために２次元電子チヤネルが形成されるガリ
ウム−砒素半導体層中にｎ型の不純物を添加する
としたものである。
するために２次元電子チヤネルが形成されるガリ
ウム−砒素半導体層中にｎ型の不純物を添加する
としたものである。
（作用）
ゲート電極として用いられる材料の電子親和力
をxm（電子ボルト）、ｎ型不純物が添加されたガ
リウム−砒素層の電子親和力をxs、ｎ型不純物の
密度をND（cm-3）、ｎ型不純物が添加されている
領域の厚さをdo（cm）、不純物無添加のアルミニウ
ム−ガリウム−砒素層の厚さをdi、比誘電率をεi
とすると、本発明による電界効果トランジスタの
しきい値電圧Vth（Ｖ）は、ガリウム−砒素中の
伝導電子数が零となる条件より次式で表わされ
る。
をxm（電子ボルト）、ｎ型不純物が添加されたガ
リウム−砒素層の電子親和力をxs、ｎ型不純物の
密度をND（cm-3）、ｎ型不純物が添加されている
領域の厚さをdo（cm）、不純物無添加のアルミニウ
ム−ガリウム−砒素層の厚さをdi、比誘電率をεi
とすると、本発明による電界効果トランジスタの
しきい値電圧Vth（Ｖ）は、ガリウム−砒素中の
伝導電子数が零となる条件より次式で表わされ
る。
Vth＝xm−xs−qNDdodi／εiε0 (1)
ここで、ｑは電子の電荷量の絶対値、ε0は真空
の誘電率である。(1)式において、右辺第３項は本
発明によるガリウム−砒素半導体層中にｎ型の不
純物を添加した効果を表わしており、これより本
発明により、しきい値電圧Vthを負の値にするこ
とができる。すなわち、(1)式は本発明によりガリ
ウム−砒素半導体層上に不純物無添加のアルミニ
ウム−ガリウム−砒素混晶半導体層を設けてなる
ことを特徴とする電界効果トランジスタにおいて
ノーマリオン型が実現できることを示している。
ゲート電極として例えばタングステン−シリサイ
ドを用いた場合、xm−xsは約0.8電子ボルトであ
り、不純物無添加のアルミニウム−ガリウム−砒
素混晶半導体層厚diとして400Åとした場合、ノ
ーマリオン型の電界効果トランジスタを実現する
のに必要なｎ型不純物密度NDは、ｎ型不純物が
添加されている領域の厚さdoが500Åのとき約３
×1017cm-3であり、容易に実現できる。
の誘電率である。(1)式において、右辺第３項は本
発明によるガリウム−砒素半導体層中にｎ型の不
純物を添加した効果を表わしており、これより本
発明により、しきい値電圧Vthを負の値にするこ
とができる。すなわち、(1)式は本発明によりガリ
ウム−砒素半導体層上に不純物無添加のアルミニ
ウム−ガリウム−砒素混晶半導体層を設けてなる
ことを特徴とする電界効果トランジスタにおいて
ノーマリオン型が実現できることを示している。
ゲート電極として例えばタングステン−シリサイ
ドを用いた場合、xm−xsは約0.8電子ボルトであ
り、不純物無添加のアルミニウム−ガリウム−砒
素混晶半導体層厚diとして400Åとした場合、ノ
ーマリオン型の電界効果トランジスタを実現する
のに必要なｎ型不純物密度NDは、ｎ型不純物が
添加されている領域の厚さdoが500Åのとき約３
×1017cm-3であり、容易に実現できる。
ガリウム−砒素層内にはアルミニウム−ガリウ
ム−砒素混晶半導体との電子親和力の相違により
２次元電子が形成される。この２次元電子数ns
（cm-2）は次式で表わされる。
ム−砒素混晶半導体との電子親和力の相違により
２次元電子が形成される。この２次元電子数ns
（cm-2）は次式で表わされる。
ns＝（VG−Vth）−εiε0／pdi−NDdo． (2)
ここでVGはゲート電圧である。この式よりゲ
ート電圧によつて２次元電子数を制御することが
でき、したがつてソース電極−ドレイン電極間の
コンダクタンスを制御することがわかる。
ート電圧によつて２次元電子数を制御することが
でき、したがつてソース電極−ドレイン電極間の
コンダクタンスを制御することがわかる。
（実施例）
第１図に本発明の一実施例を表す要部切断側面
図を示す。本実施例を製造する工程の要点につい
て説明する。まず、基板１上に例えば分子線エピ
タキシヤル成長法により不純物無添加のガリウム
−砒素層２を約0.4μｍ成長し、引き続きｎ型不純
物として例えばシリコンを例えば３×1017cm-3程
度含んだガリウム−砒素半導体層３を約500Å成
長する。次にアルミニウム−ガリウム−砒素半導
体層４を約400Å成長し、例えばタングステン−
シリサイドなどの金属あるいは金属化合物を蒸着
し、ゲート電極５とする。次に金−ゲルマニウム
−ニツケルなどより成るオーム性電極を蒸着し、
合金化によりソース電極６、ドレイン電極７とす
る。この電界効果トランジスタにおいて、ゲート
電極５の下のｎ型不純物が添加されたガリウム−
砒素半導体層３中に２次元電子８が形成され、増
幅作用を担う。
図を示す。本実施例を製造する工程の要点につい
て説明する。まず、基板１上に例えば分子線エピ
タキシヤル成長法により不純物無添加のガリウム
−砒素層２を約0.4μｍ成長し、引き続きｎ型不純
物として例えばシリコンを例えば３×1017cm-3程
度含んだガリウム−砒素半導体層３を約500Å成
長する。次にアルミニウム−ガリウム−砒素半導
体層４を約400Å成長し、例えばタングステン−
シリサイドなどの金属あるいは金属化合物を蒸着
し、ゲート電極５とする。次に金−ゲルマニウム
−ニツケルなどより成るオーム性電極を蒸着し、
合金化によりソース電極６、ドレイン電極７とす
る。この電界効果トランジスタにおいて、ゲート
電極５の下のｎ型不純物が添加されたガリウム−
砒素半導体層３中に２次元電子８が形成され、増
幅作用を担う。
第１図に例示した実施例においては、ゲート電
極５として、金属あるいは金属化合物を用いた
が、これらの代わりにｐ型あるいはｎ型の不純物
を高濃度に添加した低抵抗のガリウム−砒素を用
いても良い。
極５として、金属あるいは金属化合物を用いた
が、これらの代わりにｐ型あるいはｎ型の不純物
を高濃度に添加した低抵抗のガリウム−砒素を用
いても良い。
ここに例示した工程以外にも既存の技術を応用
した種々の改変が可能であることは云うまでもな
い。
した種々の改変が可能であることは云うまでもな
い。
（発明の効果）
本発明により、ガリウム−砒素半導体層上に不
純物無添加のアルミニウム−ガリウム−砒素混晶
半導体を設けてなることを特徴とする電界効果ト
ランジスタにおいて、従来の構造では困難であつ
たノーマリオン型を実現することができ、集積回
路などの電界効果トランジスタの応用分野におい
て低消費電力化、高集積化が可能となり、本発明
は工業上多大な貢献をなすものである。
純物無添加のアルミニウム−ガリウム−砒素混晶
半導体を設けてなることを特徴とする電界効果ト
ランジスタにおいて、従来の構造では困難であつ
たノーマリオン型を実現することができ、集積回
路などの電界効果トランジスタの応用分野におい
て低消費電力化、高集積化が可能となり、本発明
は工業上多大な貢献をなすものである。
第１図は本発明の実施例で電界効果トランジス
タの要部切断側面図である。 １：基板、２：不純物無添加のガリウム−砒素
半導体層、３：ｎ型不純物を添加したガリウム−
砒素半導体層、４：不純物無添加のアルミニウム
−ガリウム−砒素層、５：ゲート電極、６：ソー
ス電極、７：ドレイン電極、８：２次元電子。
タの要部切断側面図である。 １：基板、２：不純物無添加のガリウム−砒素
半導体層、３：ｎ型不純物を添加したガリウム−
砒素半導体層、４：不純物無添加のアルミニウム
−ガリウム−砒素層、５：ゲート電極、６：ソー
ス電極、７：ドレイン電極、８：２次元電子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基板上に在つて、ガリウム・砒素半導体層上
に不純物無添加のアルミニウム・ガリウム・砒素
混晶半導体層を有し、該混晶半導体層上にゲート
電極を設け、ゲート電極の両側に対向してソース
電極とドレイン電極を設け、ソース電極とドレイ
ン電極間のガリウム・砒素半導体層内に形成され
る２次元電子をチヤネル内に有する電界効果トラ
ンジスタにおいて、ガリウム・砒素半導体層にｎ
型不純物が添加されていることを特徴とする電界
効果トランジスタ。 ２ ｎ型不純物が添加されているガリウム・砒素
半導体層がエピタキシヤル成長層であることを特
徴とする電界効果トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8045885A JPS61237473A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 電界効果トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8045885A JPS61237473A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 電界効果トランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61237473A JPS61237473A (ja) | 1986-10-22 |
| JPH0260061B2 true JPH0260061B2 (ja) | 1990-12-14 |
Family
ID=13718812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8045885A Granted JPS61237473A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 電界効果トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61237473A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01171279A (ja) * | 1987-12-25 | 1989-07-06 | Mitsubishi Monsanto Chem Co | 半導体装置 |
| US5177026A (en) * | 1989-05-29 | 1993-01-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for producing a compound semiconductor MIS FET |
| EP0469768A1 (en) * | 1990-07-31 | 1992-02-05 | AT&T Corp. | A substantially linear field effect transistor and method of making same |
-
1985
- 1985-04-15 JP JP8045885A patent/JPS61237473A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61237473A (ja) | 1986-10-22 |
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