JPH028453B2 - - Google Patents

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JPH028453B2
JPH028453B2 JP55149246A JP14924680A JPH028453B2 JP H028453 B2 JPH028453 B2 JP H028453B2 JP 55149246 A JP55149246 A JP 55149246A JP 14924680 A JP14924680 A JP 14924680A JP H028453 B2 JPH028453 B2 JP H028453B2
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JP
Japan
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effect transistor
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JP55149246A
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English (en)
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JPS5685871A (en
Inventor
Rin Nyuien Toron
Derajuboodofu Danieru
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Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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Publication date
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Publication of JPH028453B2 publication Critical patent/JPH028453B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/40FETs having zero-dimensional [0D], one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] charge carrier gas channels
    • H10D30/47FETs having zero-dimensional [0D], one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] charge carrier gas channels having two-dimensional [2D] charge carrier gas channels, e.g. nanoribbon FETs or high electron mobility transistors [HEMT]
    • H10D30/471High electron mobility transistors [HEMT] or high hole mobility transistors [HHMT]
    • H10D30/475High electron mobility transistors [HEMT] or high hole mobility transistors [HHMT] having wider bandgap layer formed on top of lower bandgap active layer, e.g. undoped barrier HEMTs such as i-AlGaN/GaN HEMTs
    • H10D30/4755High electron mobility transistors [HEMT] or high hole mobility transistors [HHMT] having wider bandgap layer formed on top of lower bandgap active layer, e.g. undoped barrier HEMTs such as i-AlGaN/GaN HEMTs having wide bandgap charge-carrier supplying layers, e.g. modulation doped HEMTs such as n-AlGaAs/GaAs HEMTs
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/60Electrodes characterised by their materials
    • H10D64/602Heterojunction gate electrodes for FETs

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  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電界効果トランジスタ、特に高遮断周
波数を有する電界効果トランジスタに係る。
半絶縁性基板、ソース及びドレンアクセス域、
GaAs活性層、並びに該活性層と、N−Nイソ型
接合を形成しているゲートを含む電界効果トラジ
スタは公知である。AlxGa1-xAs層からなるゲー
トは該ゲートを通しての漏れ電流を減少させるた
め絶縁層で被覆される。
この型の電果効果トランジスタは高い遮断周波
数を有するという点で大きく進歩しているといえ
るが、しかし出力インーダンス及び常態において
伝導性を有する動作モードという2つの点におい
て制限を受けている。
この型のトランジスタのGaAs活性層は2つの
領域より成る。1つは、電子蓄積域である高ドー
プN型域であり、他方は、GaAs活性層の厚みの
大半を占めるはるかに低くドープされたN型域で
ある。この低くドープされたN型域は前記電子蓄
積域より成る抵抗体と並列に接続された抵抗体の
ような動作を行い、この2個の抵抗体は低出力抵
抗を形成する。
更に、この型のトランジスタは常態で伝導性を
有する。即ち、制御ゲートに電圧が印加されなく
とも、ドレンとソースとの間に電圧が印加される
とソースとドレンとの間を電流が流れる。ゲート
に電圧が印加されなくともトランジスタが伝導性
を有するということはある種の適用においては不
利となる。
本発明の目的は、常態で非伝導である、即ち、
ゲートに電圧が印加されていないときにソース及
びドレン間に電流が流れることを阻止する高周波
用電界効果トランジスタを提供することにある。
本発明の前記目的は、半絶縁性基板上に形成され
ている高周波用電界効果トランジスタであつて、
弱くドープされたP型GaAs活性層とトランジス
タ制御ゲートとして働くN型AlxGa1-xAs層とか
ら形成されるアニソ接合を有しており、前記N型
AlxGa1-xAs層が電気絶縁層を介してコンタクト
金属に被覆されており、前記コンタクト金属に所
定の正電圧が印加されたときに、前記N型Alx
Ga1-xAs層に近接している前記P型GaAs活性層
の部分が電気伝導性を有すべくN型電荷反転帯と
なることを特徴とする高周波用電界効果トランジ
スタによつて達成される。
以下、添付図面に基づいて本発明の非制限的具
体例を詳細に説明する。
第1図は先行技術のN−Nイソ型接合を有する
電界効果トランジスタを示す。このトランジスタ
は半絶縁性GaAs基板1、この基板上にある弱ド
ープ型N型活性層2及びこの層に支持されたN型
AlxGa1-xAs層からなる制御ゲート3を有する。
N+ソース域4及びドレン域5はGaAs基板内への
不純物拡散又はイオン打込によつて形成される。
ソースとドレンとの間の出力抵抗6は弱ドープN
型活性層2に位置する。
第2図及び第3図は、N型のGaAs層とN型の
AlxGa1-xAs層と接合のエネルギ帯図である。
GaAs層はポテンシヤルV1にあり、AlxGa1-xAs
層はポテンシヤルV2にある。フエルミレベルは
直線7により、伝導帯は曲線8により、価電子帯
は曲線9により、それぞれ示されている。第2図
において、2つの層が同一のポテンシヤルV1
V2にある場合は各曲線は接合の界面に電子蓄積
領域が形成されるように曲がつている。第3図に
おいては、AlxGa1-xAs層がGaAs層に対して正の
電圧が印加され、即ち、V2>V1である場合は、
この電子蓄積領域10は非常にはつきりとしてく
る。N−Nイソ型接合のエネルギ帯図を示した第
2図により、本発明に基づくP−Nアニソ型接合
を有する電界効果トランジスタがより良く理解さ
れるであろう。
第4図及び第5図は、アンダーソンモデルに基
づくN型AlxGa1-xAs層とP型GaAsP層とのアニ
ソ型接合のエネルギ帯図を示す。図中、第2図及
び第3図中の符号と同一の符号は同一のエレメン
トを示す。2つの層が同一ポテンシヤルV1=V2
にある第4図において、価電子帯は正孔の存在し
ない空乏領域11を有する。AlxGa1-xAs層が
GaAs層に対して正の電圧が印加されている場合
(第5図)、正孔の存在しない領域が拡大し、この
電圧が十分に高くなると正孔の濃度が電子の濃度
より小さくなり、アニソ型接合境界面において、
最初P型にドープされたGaAs層がN型に反転す
る。この層を電荷反転層又はより簡単に反転層1
2と呼ぶ。N−Nイソ型接合中に存在する蓄積領
域におけるとほぼ同程度に、P型GaAs層が不純
物をわずかしか含まない場合、即ち弱いP型にな
るようにドープされている場合、上記反転層は高
い電子移動度を有する。ソース−ドレン電流が前
記反転層により確保されることを考慮すると、ゲ
ートに電圧が印加されず、反転層がない場合、ソ
ース−ドレン電流はゼロである。このような本発
明のトランジスタは通常伝導性のないモードで機
能する。
ソース−ドレン電流は反転層中を流れ、かつト
ランジスタの出力抵抗はN−Nイソ型接合の場合
より高い。
しかしながら、漏れ電流がGaAs層側の反転層
とAlxGa1-xAs層との間に生起し得る。このP−
Nアニソ型接合の場合、漏れ電流は絶縁体をAlx
Ga1-xAs層とゲートの金属被覆との間に挿入する
ことにより阻止される。
第6図は、上記出力抵抗増大手段及び漏れ電流
阻止手段を考慮した電界効果トランジスタの第1
具体例の断面図である。
第6図のP−Nアニソ型接合を有する電界効果
トランジスタは半絶縁性GaAs基板1、弱ドープ
P型GaAs活性層2、N型AlxGa1-xAs層3、ソー
スアクセス域4及びドレンアクセス域5から成
る。シリカのような絶縁材料の層13はAlx
Ga1-xAs層上に、かつゲート接触金属被覆14下
方に配置されている。ソース及びドレンアクセス
域4及び5はそれぞれN+にドープされ、Pドー
プGaAs活性層2を貫通して反転層にまで至る。
ソース及びトレンアクセス域生成過程は、Alx
Ga1-xAs層上に絶縁層を形成する過程と同様であ
り公知である。
第7図は、P−Nアニソ型接合を有する電界効
果トランジスタの第2具体例を示す。この例は前
のものと同様に、半絶縁性基板1、弱ドープP型
GaAs活性層2、AlxGa1-xAs層3及び絶縁酸化物
層13からなる。但し、ソース及びドレンは、メ
サと呼ばれるAlxGa1-xAs層3及びGaAs活性層2
の積み重ねからなる突出部の側面のソース金属被
覆15及びドレン金属被覆16により直接得られ
る。この金属被覆は約1017e・cm-3ドープレベル
のN型GaAs層のオーミツクコンタクト用に使用
されるタイプのものであるから、アニソ型接合近
傍にある活性層2中の反転層と共にオーミツクコ
ンタクトを形成する。この金属被覆は、Alx
Ga1-xAs層3を流れるソースとドレンとの間の漏
れ電流を阻止するために、このAlxGa1-xAs層は、
数十から数百オングストロームの厚さを有してお
り、AlxGa1-xAs層3を囲む酸化物17及び18
によつて金属被覆から電気的に絶縁されている。
この反転層は、従来の反転MOS構造における
反転層と同様にアニソ型接合中に形成されてい
る。更に絶縁層13をAlxGa1-xAs層3に付加す
ることにより第6図及び第7図の構造はMIS又は
MOS構造に非常に近いものになる。しかし、P
型GaAs活性層と絶縁層との間にN型AlxGa1-xAs
層を挟持することは、このアニソ型接合構造に反
転層中の高い電子移動度という特質を付与してい
る。一方、従来のMOS構造の反転層中の電子移
動性は低い。このように、本発明のP−Nアニソ
型接合を有する電界効果トランジスタは従来の
MOSトランジスタよりも高い遮断周波数を有し
ており、また常態において、即ちゲートに電圧が
印加されていない状態において、ソース−ドレン
間の電流を遮断するという特長を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は先行技術によるN−Nイソ接合型電界
効果トランジスタの断面図、第2図及び第3図
は、ゲートに電圧を印加しない場合、及び正電圧
を印加した場合のN−Nイソ型接合のエネルギ帯
図、第4図及び第5図は、ゲートに電圧を印加し
ない場合及び正電圧を印加した場合のGaAs
P/AlxGa1-xAs Nアニソ型接合のエネルギ帯
図、第6図は本発明に基づくGaAs P/Alx
Ga1-xAs Nアニソ型接合を有する電界効果トラ
ンジスタの断面図、第7図は本発明に基づく電界
効果トランジスタの他の具体例の断面図である。 1……基板、2……N型GaAs層、3……N型
AlxGa1-xAs層からなる制御ゲート、4……ソー
ス域、5……ドレン域、6……出力抵抗、7……
フエルミレベルを示す直線、8……伝導帯を示す
曲線、9……価電子帯を示す曲線、10……電子
蓄積領域、11……正孔空乏領域、12……反転
層、13……絶縁層、14……ゲートコンタクト
金属被覆、15……ソース金属被覆、16……ド
レン金属被覆、17,18……酸化物。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半絶縁性基板上に形成されている高周波用電
    界効果トランジスタであつて、弱くドープされた
    P型GaAs活性層とトランジスタ制御ゲートとし
    て働くN型AlxGa1-xAs層とから形成されるアニ
    ソ接合を有しており、前記N型AlxGa1-xAs層が
    電気絶縁層を介してコンタクト金属に被覆されて
    おり、前記コンタクト金属に所定の正電圧が印加
    されたときに、前記N型AlxGa1-xAs層に近接し
    ている前記P型GaAs活性層の部分が電気伝導性
    を有すべくN型電荷反転帯となることを特徴とす
    る高周波用電界効果トランジスタ。 2 漏れ電流を減少させるべく、前記電気絶縁層
    がSiO2からなる特許請求の範囲第1項に記載の
    電界効果トランジスタ。 3 前記半絶縁性基板には、該基板内へのイオン
    打込みにより、ソース及びドレンアクセス域が形
    成されている特許請求の範囲第1項又は第2項に
    記載の電界効果トランジスタ。 4 前記半絶縁性の基板の表面と該表面上に堆積
    されている活性層の側面とがソース及びドレンア
    クセス域を形成すべく金属被覆されており、前記
    活性層上に堆積されたN型AlxGa1-xAs層は、該
    活性層を囲むように堆積された電気絶縁層によつ
    て前記ソース及びドレンアクセス域から分離され
    ている特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の
    電界効果トランジスタ。 5 前記電荷反転帯が前記ソース及びドレンアク
    セス域とオーミツク接触している特許請求の範囲
    第3項又は第4項に記載の電界効果トランジス
    タ。
JP14924680A 1979-10-26 1980-10-24 High frequency field effect semiconductor device Granted JPS5685871A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7926611A FR2469002A1 (fr) 1979-10-26 1979-10-26 Dispositif semiconducteur a effet de champ pour hautes frequences et transistor et dispositif a transfert de charges utilisant un tel semiconducteur

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5685871A JPS5685871A (en) 1981-07-13
JPH028453B2 true JPH028453B2 (ja) 1990-02-23

Family

ID=9231080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14924680A Granted JPS5685871A (en) 1979-10-26 1980-10-24 High frequency field effect semiconductor device

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0027761B1 (ja)
JP (1) JPS5685871A (ja)
CA (1) CA1158366A (ja)
DE (1) DE3067774D1 (ja)
FR (1) FR2469002A1 (ja)

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Also Published As

Publication number Publication date
FR2469002A1 (fr) 1981-05-08
FR2469002B1 (ja) 1984-02-17
EP0027761A1 (fr) 1981-04-29
JPS5685871A (en) 1981-07-13
CA1158366A (en) 1983-12-06
EP0027761B1 (fr) 1984-05-09
DE3067774D1 (en) 1984-06-14

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