JPH04324643A - 電界効果型半導体装置 - Google Patents
電界効果型半導体装置Info
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- JPH04324643A JPH04324643A JP12257391A JP12257391A JPH04324643A JP H04324643 A JPH04324643 A JP H04324643A JP 12257391 A JP12257391 A JP 12257391A JP 12257391 A JP12257391 A JP 12257391A JP H04324643 A JPH04324643 A JP H04324643A
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- Japan
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- semiconductor
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- 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
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- 230000005669 field effect Effects 0.000 title claims description 24
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 6
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電界効果型半導体装置
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】衛星放送受信システムの需要が高まる中
、このシステムの重要部分を示す超低雑音電界効果型ト
ランジスタの性能向上に注目が集まっている。これらの
トランジスタの高性能化には、ゲート長短縮又は相互コ
ンダクタンスの増大等が必須の条件となっている。その
ため、チャネル層に不純物を高濃度にドーピングした電
界効果型トランジスタが提案されている。
、このシステムの重要部分を示す超低雑音電界効果型ト
ランジスタの性能向上に注目が集まっている。これらの
トランジスタの高性能化には、ゲート長短縮又は相互コ
ンダクタンスの増大等が必須の条件となっている。その
ため、チャネル層に不純物を高濃度にドーピングした電
界効果型トランジスタが提案されている。
【０００３】図３は電界効果型トランジスタの第１の従
来例の構造を示す断面図である。図中、１は半絶縁性Ｇ
ａＡｓ基板であって、基板１上にはＧａＡｓ半導体から
なる障壁層を兼ねたバッファ層２、ｎ型の不純物が高濃
度にドープされたｎ型ＩｎＧａＡｓ半導体からなるチャ
ネル層３、ｎ型ＡｌＧａＡｓ半導体層４、ｎ型ＧａＡｓ
半導体からなるキャップ層５がこの順に設けられてある
。キャップ層５の一方にはソース電極６が接続されてあ
り、キャップ層５の他方にはドレイン電極７が接続され
てある。ソース電極６とドレイン電極７との間には、ｎ
型ＡｌＧａＡｓ半導体層４とショットキ接続するゲート
電極８が設けられてある。
来例の構造を示す断面図である。図中、１は半絶縁性Ｇ
ａＡｓ基板であって、基板１上にはＧａＡｓ半導体から
なる障壁層を兼ねたバッファ層２、ｎ型の不純物が高濃
度にドープされたｎ型ＩｎＧａＡｓ半導体からなるチャ
ネル層３、ｎ型ＡｌＧａＡｓ半導体層４、ｎ型ＧａＡｓ
半導体からなるキャップ層５がこの順に設けられてある
。キャップ層５の一方にはソース電極６が接続されてあ
り、キャップ層５の他方にはドレイン電極７が接続され
てある。ソース電極６とドレイン電極７との間には、ｎ
型ＡｌＧａＡｓ半導体層４とショットキ接続するゲート
電極８が設けられてある。
【０００４】図４は電界効果型トランジスタの第２の従
来例の構造を示す断面図である。図中、前述の従来例と
同一部分には同一番号を付してその説明を省略する。こ
の電界効果型トランジスタは前記チャネル層３上にｎ型
ＧａＡｓ半導体からなるキャップ層９が設けられ、ゲー
ト電極がキャップ層９とショットキ接続されてある。
来例の構造を示す断面図である。図中、前述の従来例と
同一部分には同一番号を付してその説明を省略する。こ
の電界効果型トランジスタは前記チャネル層３上にｎ型
ＧａＡｓ半導体からなるキャップ層９が設けられ、ゲー
ト電極がキャップ層９とショットキ接続されてある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ゲート電極
がｎ−ＡｌＧａＡｓ層上に形成されてある従来の電界効
果型トランジスタのゲート耐圧は５Ｖ程度であって、実
用としては低く、また、ＡｌＧａＡｓは表面が酸化され
やすくて電気的に不安定であるため、素子の信頼性が低
いという問題がある。本発明はこのような問題点を解決
するためになされたものであって、ＧａＡｓ半導体から
なるキャップ層の、１対の電極が接続される領域に不純
物をドープする一方、ゲート電極が接続されるキャップ
層の領域をアンドープとすることにより、実用に十分な
ゲート耐圧が得られて素子の信頼性が高い電界効果型半
導体装置の提供を目的とする。
がｎ−ＡｌＧａＡｓ層上に形成されてある従来の電界効
果型トランジスタのゲート耐圧は５Ｖ程度であって、実
用としては低く、また、ＡｌＧａＡｓは表面が酸化され
やすくて電気的に不安定であるため、素子の信頼性が低
いという問題がある。本発明はこのような問題点を解決
するためになされたものであって、ＧａＡｓ半導体から
なるキャップ層の、１対の電極が接続される領域に不純
物をドープする一方、ゲート電極が接続されるキャップ
層の領域をアンドープとすることにより、実用に十分な
ゲート耐圧が得られて素子の信頼性が高い電界効果型半
導体装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の電界効果型半導
体装置は、半導体基板上に、バッファ層と、一導電型の
半導体からなるチャネル層と、２つの領域に不純物がド
ープされてあるＧａＡｓからなるキャップ層と、該キャ
ップ層の不純物がドープされた領域にそれぞれ接続され
てある一対の電極と、該電極間に配されて前記キャップ
層のアンドープの領域に接続されてあるゲート電極とを
備えたことを特徴とする。また、本発明の電界効果型半
導体装置は、前記バッファ層と前記チャネル層との間に
、前記バッファ層の半導体より電子親和力が大きい半導
体からなるアンドープのチャネル層を設けてなることを
特徴とする。
体装置は、半導体基板上に、バッファ層と、一導電型の
半導体からなるチャネル層と、２つの領域に不純物がド
ープされてあるＧａＡｓからなるキャップ層と、該キャ
ップ層の不純物がドープされた領域にそれぞれ接続され
てある一対の電極と、該電極間に配されて前記キャップ
層のアンドープの領域に接続されてあるゲート電極とを
備えたことを特徴とする。また、本発明の電界効果型半
導体装置は、前記バッファ層と前記チャネル層との間に
、前記バッファ層の半導体より電子親和力が大きい半導
体からなるアンドープのチャネル層を設けてなることを
特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明の電界効果型半導体装置は、ゲート電極
がＧａＡｓからなるキャップ層のアンドープの領域に接
続されてあるので、ゲート耐圧が向上するとともに、良
好なショットキゲート特性が得られる一方、ソース・ド
レイン電極が接続されてある領域には不純物がドープさ
れているので十分なソース抵抗が得られる。さらに、素
子の表面には酸化されにくいＧａＡｓが出るので電気的
に安定である。また、本発明の電界効果型半導体装置は
、素子動作時、ゲート電極直下を通過する電子がアンド
ープの半導体からなるチャネル層を通るので雑音の発生
が抑制される。
がＧａＡｓからなるキャップ層のアンドープの領域に接
続されてあるので、ゲート耐圧が向上するとともに、良
好なショットキゲート特性が得られる一方、ソース・ド
レイン電極が接続されてある領域には不純物がドープさ
れているので十分なソース抵抗が得られる。さらに、素
子の表面には酸化されにくいＧａＡｓが出るので電気的
に安定である。また、本発明の電界効果型半導体装置は
、素子動作時、ゲート電極直下を通過する電子がアンド
ープの半導体からなるチャネル層を通るので雑音の発生
が抑制される。
【０００８】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
いて説明する。図１は本発明に係る電界効果型トランジ
スタの第１実施例の構造を示す模式的断面図である。図
中、１は半絶縁性ＧａＡｓ基板であって基板１上にはＧ
ａＡｓ半導体からなる障壁層を兼ねたバッファ層２、ｎ
型の不純物が高濃度にドープされたｎ型ＩｎＧａＡｓ半
導体からなるチャネル層３、ＧａＡｓ半導体からなるア
ンドープのキャップ層１０がこの順に設けられ、キャッ
プ層１０の一部は高濃度のｎ＋ イオンが注入された２
つのオーミック領域１１，１１となっている。
いて説明する。図１は本発明に係る電界効果型トランジ
スタの第１実施例の構造を示す模式的断面図である。図
中、１は半絶縁性ＧａＡｓ基板であって基板１上にはＧ
ａＡｓ半導体からなる障壁層を兼ねたバッファ層２、ｎ
型の不純物が高濃度にドープされたｎ型ＩｎＧａＡｓ半
導体からなるチャネル層３、ＧａＡｓ半導体からなるア
ンドープのキャップ層１０がこの順に設けられ、キャッ
プ層１０の一部は高濃度のｎ＋ イオンが注入された２
つのオーミック領域１１，１１となっている。
【０００９】オーミック領域１１，１１の一方にはソー
ス電極６が接続され、他方にはドレイン電極７が接続さ
れてある。ソース電極６とドレイン電極７との間には、
ＧａＡｓ半導体からなるアンドープのキャップ層１０と
ショットキ接続するゲート電極８が設けられてある。
ス電極６が接続され、他方にはドレイン電極７が接続さ
れてある。ソース電極６とドレイン電極７との間には、
ＧａＡｓ半導体からなるアンドープのキャップ層１０と
ショットキ接続するゲート電極８が設けられてある。
【００１０】図２は、本発明に係る電界効果型トランジ
スタの第２実施例の構造を示す模式的断面図である。第
１実施例と同一部分には同一番号を付してその説明を省
略する。この実施例では、バッファ層２とゲート層３と
の間に、アンドープのＩｎＧａＡｓ半導体からなるチャ
ネル層１２が設けられてある。その理由は、電界効果型
トランジスタの動作時に、ゲート電極８の直下を通過す
る電子が、高濃度に不純物がドープされたチャネル層３
ではなく、アンドープのチャネル層１２を通るようにす
ることで雑音の発生が抑制されるからである。
スタの第２実施例の構造を示す模式的断面図である。第
１実施例と同一部分には同一番号を付してその説明を省
略する。この実施例では、バッファ層２とゲート層３と
の間に、アンドープのＩｎＧａＡｓ半導体からなるチャ
ネル層１２が設けられてある。その理由は、電界効果型
トランジスタの動作時に、ゲート電極８の直下を通過す
る電子が、高濃度に不純物がドープされたチャネル層３
ではなく、アンドープのチャネル層１２を通るようにす
ることで雑音の発生が抑制されるからである。
【００１１】次に、第１の従来例をＡ，第２の従来例を
Ｂ，第１実施例をＣ，第２実施例をＤとしたサンプルの
それぞれの素子構造の詳細を表１に示す。なお、表中、
ｎは不純物濃度、ｄは膜厚を示し、ＡｌＧａＡｓのＡｌ
モル組成は０．２２，ＩｎＧａＡｓのＩｎモル組成は０
．１５である。また、サンプルＣ，ＤのアンドープＧａ
Ａｓ層へのｎ＋ イオン注入条件は、注入エネルギー９
０ＫｅＶ，ドープ量３×１０１３ｃｍ−２，アニールは
８５０℃×５秒の短時間アニールである。
Ｂ，第１実施例をＣ，第２実施例をＤとしたサンプルの
それぞれの素子構造の詳細を表１に示す。なお、表中、
ｎは不純物濃度、ｄは膜厚を示し、ＡｌＧａＡｓのＡｌ
モル組成は０．２２，ＩｎＧａＡｓのＩｎモル組成は０
．１５である。また、サンプルＣ，ＤのアンドープＧａ
Ａｓ層へのｎ＋ イオン注入条件は、注入エネルギー９
０ＫｅＶ，ドープ量３×１０１３ｃｍ−２，アニールは
８５０℃×５秒の短時間アニールである。
【００１２】
【表１】
【００１３】これらのサンプルをＭＢＥ成長でそれぞれ
の半導体層を成長させてゲート長０．２μｍ，ゲート幅
２００μｍの電界効果型トランジスタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを
作成し、それぞれの素子特性、即ち、ゲート電流１０μ
Ａ時のゲート耐圧、ゲートショットキ電極（Ｔｉ／Ａｌ
電極）の理想因子（ｎ値）、最大相互コンダクタンス（
ｇｍｍａｘ ）及び１２ＧＨｚ（Ｖｄｓ＝２Ｖ，Ｉｄｓ
＝１０ｍＡ）での最小雑音指数ＮＦｍｉｎ を比較した
結果を表２に示す。
の半導体層を成長させてゲート長０．２μｍ，ゲート幅
２００μｍの電界効果型トランジスタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを
作成し、それぞれの素子特性、即ち、ゲート電流１０μ
Ａ時のゲート耐圧、ゲートショットキ電極（Ｔｉ／Ａｌ
電極）の理想因子（ｎ値）、最大相互コンダクタンス（
ｇｍｍａｘ ）及び１２ＧＨｚ（Ｖｄｓ＝２Ｖ，Ｉｄｓ
＝１０ｍＡ）での最小雑音指数ＮＦｍｉｎ を比較した
結果を表２に示す。
【００１４】
【表２】
【００１５】表２から明らかなように、本実施例のサン
プルＣ，Ｄの特性は従来例のサンプルＡ，Ｂに比べて、
ゲート耐圧及びｎ値が向上し、最大相互コンダクタンス
ｇｍｍａｘ が増大するとともに最小雑音指数ＮＦｍｉ
ｎ が低減している。
プルＣ，Ｄの特性は従来例のサンプルＡ，Ｂに比べて、
ゲート耐圧及びｎ値が向上し、最大相互コンダクタンス
ｇｍｍａｘ が増大するとともに最小雑音指数ＮＦｍｉ
ｎ が低減している。
【００１６】
【発明の効果】以上のように、本発明の電界効果型半導
体装置は、キャップ層の一部領域に不純物をドープする
一方、ゲート電極が接続される領域をアンドープとする
ことによりゲート耐圧，ｎ値，最大相互コンダクタンス
及び最小雑音指数の素子特性が良好であって、また、酸
化されにくく電気的に安定なＧａＡｓが素子表面に出る
構成であるので素子としての信頼性が高いという優れた
効果を奏する。
体装置は、キャップ層の一部領域に不純物をドープする
一方、ゲート電極が接続される領域をアンドープとする
ことによりゲート耐圧，ｎ値，最大相互コンダクタンス
及び最小雑音指数の素子特性が良好であって、また、酸
化されにくく電気的に安定なＧａＡｓが素子表面に出る
構成であるので素子としての信頼性が高いという優れた
効果を奏する。
【図１】本発明に係る電界効果型トランジスタの第１実
施例の構造を示す模式的断面図である。
施例の構造を示す模式的断面図である。
【図２】本発明に係る電界効果型トランジスタの第２実
施例の構造を示す模式的断面図である。
施例の構造を示す模式的断面図である。
【図３】従来の電界効果型トランジスタの構造を示す模
式的断面図である。
式的断面図である。
【図４】従来の他の電界効果型トランジスタの構造を示
す模式的断面図である。
す模式的断面図である。
１ 半絶縁性ＧａＡｓ基板
２ ＧａＡｓ
３ ｎ型ＩｎＧａＡｓチャネル層６ ソー
ス電極 ７ ドレイン電極 ８ ゲート電極 １０ ＧａＡｓキャップ層 １１ オーミック領域 １２ ＩｎＧａＡｓチャネル層
ス電極 ７ ドレイン電極 ８ ゲート電極 １０ ＧａＡｓキャップ層 １１ オーミック領域 １２ ＩｎＧａＡｓチャネル層
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上に、バッファ層と、一導
電型の半導体からなるチャネル層と、２つの領域に不純
物がドープされてあるＧａＡｓからなるキャップ層と、
該キャップ層の不純物がドープされた領域にそれぞれ接
続されてある一対の電極と、該電極間に配されて前記キ
ャップ層のアンドープの領域に接続されてあるゲート電
極とを備えたことを特徴とする電界効果型半導体装置。 - 【請求項２】 前記バッファ層と前記チャネル層との
間に、前記バッファ層の半導体より電子親和力が大きい
半導体からなるアンドープのチャネル層を設けてなる請
求項１記載の電界効果型半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12257391A JPH04324643A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 電界効果型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12257391A JPH04324643A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 電界効果型半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04324643A true JPH04324643A (ja) | 1992-11-13 |
Family
ID=14839252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12257391A Pending JPH04324643A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 電界効果型半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04324643A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0521468A (ja) * | 1991-07-17 | 1993-01-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電界効果トランジスタの製造方法 |
| JP2016154202A (ja) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | 住友化学株式会社 | トンネル電界効果トランジスタおよび電界効果トランジスタの製造方法 |
-
1991
- 1991-04-24 JP JP12257391A patent/JPH04324643A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0521468A (ja) * | 1991-07-17 | 1993-01-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電界効果トランジスタの製造方法 |
| JP2016154202A (ja) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | 住友化学株式会社 | トンネル電界効果トランジスタおよび電界効果トランジスタの製造方法 |
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