JPH0325030B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0325030B2 JPH0325030B2 JP61018208A JP1820886A JPH0325030B2 JP H0325030 B2 JPH0325030 B2 JP H0325030B2 JP 61018208 A JP61018208 A JP 61018208A JP 1820886 A JP1820886 A JP 1820886A JP H0325030 B2 JPH0325030 B2 JP H0325030B2
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- Japan
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- gaas
- gate electrode
- layer
- hexaboride
- rare earth
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/67—Thin-film transistors [TFT]
- H10D30/6729—Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes
- H10D30/6737—Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes characterised by the electrode materials
- H10D30/6738—Schottky barrier electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/202—FETs having static field-induced regions, e.g. static-induction transistors [SIT] or permeable base transistors [PBT]
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/67—Thin-film transistors [TFT]
- H10D30/674—Thin-film transistors [TFT] characterised by the active materials
- H10D30/675—Group III-V materials, Group II-VI materials, Group IV-VI materials, selenium or tellurium
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/60—Electrodes characterised by their materials
- H10D64/64—Electrodes comprising a Schottky barrier to a semiconductor
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
- H10D62/85—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group III-V materials, e.g. GaAs
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、例えばGaAsを基板とし、希土類
元素の六硼化物をゲート電極として用いたパーミ
アブル・ベース・トランジスタ等の半導体装置に
関するものである。
元素の六硼化物をゲート電極として用いたパーミ
アブル・ベース・トランジスタ等の半導体装置に
関するものである。
（従来の技術）
最近、GaAsを基板とするパーミアブル・ベー
ス・トランジスタが提案されている。その構造
は、例えば図面に示すこの発明のものと同一であ
るが、GaAs層２中に埋込まれるゲート電極３と
してタングステン等の材質が使用され、これによ
り電極４から電極５へと流れる電流を制御し、ト
ランジスタ動作を行なわせるものである。
ス・トランジスタが提案されている。その構造
は、例えば図面に示すこの発明のものと同一であ
るが、GaAs層２中に埋込まれるゲート電極３と
してタングステン等の材質が使用され、これによ
り電極４から電極５へと流れる電流を制御し、ト
ランジスタ動作を行なわせるものである。
このトランジスタは良好な高周波特性を得るこ
とを目的として提案されたもので、理論的には最
大発振周波数として約1000GHzが予測されてい
る。しかしながら、試作されたパーミアブル・ベ
ース・トランジスタでは最大発振周波数は17GHz
程度であつた。
とを目的として提案されたもので、理論的には最
大発振周波数として約1000GHzが予測されてい
る。しかしながら、試作されたパーミアブル・ベ
ース・トランジスタでは最大発振周波数は17GHz
程度であつた。
（発明が解決しようとする問題点）
上述のパーミアブル・ベース・トランジスタに
おいて、理論的に予測される値ほど、試作された
トランジスタの高周波特性が良くないのは最適設
計がなされていないこともあるが、主してゲート
電極材料に問題がある。
おいて、理論的に予測される値ほど、試作された
トランジスタの高周波特性が良くないのは最適設
計がなされていないこともあるが、主してゲート
電極材料に問題がある。
即ち、GaAs層２内にゲート電極３を埋込むに
はエピタキシヤル成長が用いられているが、通常
エピタキシヤル成長は700〜800℃の高温で行なわ
れる。したがつて、GaAs層２とゲート電極３の
材料の熱膨張係数に差があると、歪が入り、エピ
タキシヤル成長層に欠陥が導入されるが、上述の
タングステンからなるゲート電極材料とGaAs層
についてはGaAsの熱膨張係数が5.7×10-6／℃に
対してゲート電極材料のタングステンの熱膨張係
数が4.5×10-6／℃と可成り差があり、このため
エピタキシヤル成長層の結晶性が悪くなり、電子
の移動度の低下を生じる。そして、この電子移動
度の低下は高周波特性に影響を与え、最大発振周
波数の低下を招くことになる。
はエピタキシヤル成長が用いられているが、通常
エピタキシヤル成長は700〜800℃の高温で行なわ
れる。したがつて、GaAs層２とゲート電極３の
材料の熱膨張係数に差があると、歪が入り、エピ
タキシヤル成長層に欠陥が導入されるが、上述の
タングステンからなるゲート電極材料とGaAs層
についてはGaAsの熱膨張係数が5.7×10-6／℃に
対してゲート電極材料のタングステンの熱膨張係
数が4.5×10-6／℃と可成り差があり、このため
エピタキシヤル成長層の結晶性が悪くなり、電子
の移動度の低下を生じる。そして、この電子移動
度の低下は高周波特性に影響を与え、最大発振周
波数の低下を招くことになる。
（問題点を解決するための手段）
上記問題点を解決するため、この発明では基板
両端に電極を有し、該基板中にはゲート電極が埋
込まれたパーミアブル・ベース・トランジスタ等
の半導体装置において、該ゲート電極の材質とし
て希土類元素の六硼化物を用いた半導体装置を提
案するものである。
両端に電極を有し、該基板中にはゲート電極が埋
込まれたパーミアブル・ベース・トランジスタ等
の半導体装置において、該ゲート電極の材質とし
て希土類元素の六硼化物を用いた半導体装置を提
案するものである。
この発明でゲート電極材料として使用する希土
類元素の六硼化物としては特に4f希土類元素の六
硼化物が好ましく、例えばランタンの六硼化物
（LaB6）を使用することができる。また、セリウ
ム（Ce）、プラセオジム（Pr）、ネオジウム
（Nd）、ガドリウム（Gd）、テルビウム（Tb）、
イツテルビウム（Yb）の六硼化物のランタンの
六硼化物と同様にゲート電極として使用すること
ができる。
類元素の六硼化物としては特に4f希土類元素の六
硼化物が好ましく、例えばランタンの六硼化物
（LaB6）を使用することができる。また、セリウ
ム（Ce）、プラセオジム（Pr）、ネオジウム
（Nd）、ガドリウム（Gd）、テルビウム（Tb）、
イツテルビウム（Yb）の六硼化物のランタンの
六硼化物と同様にゲート電極として使用すること
ができる。
また、上記ゲート電極を埋込む基板としては
GaAs基板等のGaAs系基板が好ましいが、Si系
の基板を使用することもできる。
GaAs基板等のGaAs系基板が好ましいが、Si系
の基板を使用することもできる。
この発明に係る半導体装置の製法としては、通
常の方法に従つてエピタキシヤル成長により形成
したGaAs等の結晶層の上に、希土類元素の六硼
化物層を蒸着し、更に該希土類元素の六硼化物層
をＸ線リゾグラフイ法等により処理してゲート電
極を形成し、その後再びGaAs等の結晶層を成長
させて上記ゲート電極層をGaAs等の結晶層内に
埋込むとともに、GaAs等の結晶層の両端には電
極を形成するものである。
常の方法に従つてエピタキシヤル成長により形成
したGaAs等の結晶層の上に、希土類元素の六硼
化物層を蒸着し、更に該希土類元素の六硼化物層
をＸ線リゾグラフイ法等により処理してゲート電
極を形成し、その後再びGaAs等の結晶層を成長
させて上記ゲート電極層をGaAs等の結晶層内に
埋込むとともに、GaAs等の結晶層の両端には電
極を形成するものである。
ここで、希土類元素の六硼化物層の蒸着は電子
銃によつて行なうのが簡便であり、この場合希土
類元素の六硼化物の単結晶もしくは粉末を焼結し
たペレツトに電子ビームを照射し、昇温された
GaAs等の結晶層上の所定の位置に希土類元素の
六硼化物層を蒸着する。
銃によつて行なうのが簡便であり、この場合希土
類元素の六硼化物の単結晶もしくは粉末を焼結し
たペレツトに電子ビームを照射し、昇温された
GaAs等の結晶層上の所定の位置に希土類元素の
六硼化物層を蒸着する。
（作用）
この発明で使用する希土類元素の六硼化物は、
希土類原子が硼素の作る正八面体によつて取り囲
まれた構造になつている。そして、硼素間の強い
共有結合のため、安定な化合物であり、融点は
2000℃以上と極めて高く、比抵抗は10-6〜
10-4Ω・cmと低く、特に4f希土類元素の六硼化物
の比抵抗、例えばランタンの六硼化物（LaB6）
の比抵抗は8.9×106Ω・cm-3と通常と変らない。
また、ランタンの六硼化物の熱膨張係数は5.6×
10-6／℃でGaAsの熱膨張係数5.7×10-6Ω・cmと
ほぼ一致している。
希土類原子が硼素の作る正八面体によつて取り囲
まれた構造になつている。そして、硼素間の強い
共有結合のため、安定な化合物であり、融点は
2000℃以上と極めて高く、比抵抗は10-6〜
10-4Ω・cmと低く、特に4f希土類元素の六硼化物
の比抵抗、例えばランタンの六硼化物（LaB6）
の比抵抗は8.9×106Ω・cm-3と通常と変らない。
また、ランタンの六硼化物の熱膨張係数は5.6×
10-6／℃でGaAsの熱膨張係数5.7×10-6Ω・cmと
ほぼ一致している。
したがつて、上述のように形成した希土類元素
の六硼化物蒸着層をGaAsエピタキシヤル成長膜
に埋込んでエピタキシヤル成長を行なつたが、熱
膨張の差による歪は観察されず、エピタキシヤル
成長層の欠陥の発生も観察されなかつた。
の六硼化物蒸着層をGaAsエピタキシヤル成長膜
に埋込んでエピタキシヤル成長を行なつたが、熱
膨張の差による歪は観察されず、エピタキシヤル
成長層の欠陥の発生も観察されなかつた。
また、GaAsエピタキシヤル成長層の結晶性は
良く、１×1016cm-3の電子濃度で、移動度7000
cm2／Vsecが得られ、高周波特性は大幅に改良さ
れる。
良く、１×1016cm-3の電子濃度で、移動度7000
cm2／Vsecが得られ、高周波特性は大幅に改良さ
れる。
したがつて、この種のゲート電極はGaAs等の
基板内に埋込まれる電極として最適である。
基板内に埋込まれる電極として最適である。
（実施例）
以下、この発明の実施例を示す。
図面は、この発明の一実施例電極である示す
GaAsエピタキシヤル層中にLaB6を埋込んでゲー
ト電極とするパーミアブル・ベース・トランジス
タを示すもので、このパーミアブル・ベース・ト
ランジスタはn+形GaAs基板１（電子濃度：１×
1018cm-3）上に1μｍの厚さのGaAs層２（電子濃
度：４×1016cm-3）を分子線成長法でエピタキシ
ヤル成長させる。
GaAsエピタキシヤル層中にLaB6を埋込んでゲー
ト電極とするパーミアブル・ベース・トランジス
タを示すもので、このパーミアブル・ベース・ト
ランジスタはn+形GaAs基板１（電子濃度：１×
1018cm-3）上に1μｍの厚さのGaAs層２（電子濃
度：４×1016cm-3）を分子線成長法でエピタキシ
ヤル成長させる。
次に、GaAs層２に電子線蒸着法で厚さ300Å
のLaB6層を蒸着し、このLaB6膜を図示するよう
に公知のＸ線リゾブラフイ法でφ1600Å、間隔
1600Åの格子状ゲート電極３を形成し、その後再
び分子線成長法でGaAs層２をこの試料の上に1μ
ｍの厚さでエピタキシヤル成長させる。
のLaB6層を蒸着し、このLaB6膜を図示するよう
に公知のＸ線リゾブラフイ法でφ1600Å、間隔
1600Åの格子状ゲート電極３を形成し、その後再
び分子線成長法でGaAs層２をこの試料の上に1μ
ｍの厚さでエピタキシヤル成長させる。
その後、GaAs層２とGaAs基板１の両面に
AuGeNi合金膜を真空蒸着して電極４と５を形成
する。
AuGeNi合金膜を真空蒸着して電極４と５を形成
する。
このようにして製造されたパーミアブル・ベー
ス・トランジスタは、GaAs層２のGaAsとゲー
ト電極材料であるLaB6の熱膨張係数が殆ど等し
いため、GaAs層２の結晶層中に歪が入らず、結
晶性の良い、移動度の高い成長層が得られる。そ
の結果、製作したパーミアブル・ベース・トラン
ジスタの最大発振周波数は30GHzであり、従来の
17GHzに比べて周波数特性の大幅な改善が見られ
た。
ス・トランジスタは、GaAs層２のGaAsとゲー
ト電極材料であるLaB6の熱膨張係数が殆ど等し
いため、GaAs層２の結晶層中に歪が入らず、結
晶性の良い、移動度の高い成長層が得られる。そ
の結果、製作したパーミアブル・ベース・トラン
ジスタの最大発振周波数は30GHzであり、従来の
17GHzに比べて周波数特性の大幅な改善が見られ
た。
なお、この値は理論的に予測される最高の周波
数より低いが、これはゲート電極の厚さ、間隔が
最適でないためで、ここで作成したゲート電極、
間隔の長さを基準とすれば理論と良く一致してい
る。
数より低いが、これはゲート電極の厚さ、間隔が
最適でないためで、ここで作成したゲート電極、
間隔の長さを基準とすれば理論と良く一致してい
る。
（発明の効果）
以上要するに、この発明によればパーミアブ
ル・ベース・トランジスタ等基板中にゲート電極
が埋込まれた半導体装置の周波数特性を大幅に改
良することができる。
ル・ベース・トランジスタ等基板中にゲート電極
が埋込まれた半導体装置の周波数特性を大幅に改
良することができる。
図面は、この発明に係るパーミアブル・ベー
ス・トランジスタの一例を示す縦断側面図。 図中、１はGaAs基板、２はGaAs結晶層、３
はゲート電極、４，５は電極。
ス・トランジスタの一例を示す縦断側面図。 図中、１はGaAs基板、２はGaAs結晶層、３
はゲート電極、４，５は電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基板両端に電極を有し、該基板中にはゲート
電極が埋込まれた半導体装置において、該ゲート
電極の材質として希土類元素の六硼化物を用いた
ことを特徴とする半導体装置。 ２ 半導体装置がパーミアブル・ベース・トラン
ジスタである特許請求の範囲第１項記載の半導体
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61018208A JPS62177972A (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61018208A JPS62177972A (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62177972A JPS62177972A (ja) | 1987-08-04 |
| JPH0325030B2 true JPH0325030B2 (ja) | 1991-04-04 |
Family
ID=11965228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61018208A Granted JPS62177972A (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62177972A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006186336A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-07-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電界効果トランジスタ及びその製造方法 |
-
1986
- 1986-01-31 JP JP61018208A patent/JPS62177972A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62177972A (ja) | 1987-08-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |