JPH0574815A - 電界効果トランジスタ - Google Patents
電界効果トランジスタInfo
- Publication number
- JPH0574815A JPH0574815A JP23495991A JP23495991A JPH0574815A JP H0574815 A JPH0574815 A JP H0574815A JP 23495991 A JP23495991 A JP 23495991A JP 23495991 A JP23495991 A JP 23495991A JP H0574815 A JPH0574815 A JP H0574815A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- doped
- gainas
- composition
- graded
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- Pending
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- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、低雑音、高速動作を達成し、さら
に高出力を実現するFETを提供することを目的とす
る。 【構成】 n型の不純物をドープしたGaInAsから
なる第1、第2の電子供給層(31)、(32)の間に
はIn組成xを変化させた第1、第2のノンドープGa
1-X InX Asグレーディッド層(41)、(42)が
積層して設けられている。第1のノンドープGa1-X I
nX Asグレーディッド層(41)は、GaInAsか
らIn組成xを徐々に上げて形成され、第2のノンドー
プGa1-X InX Asグレーディッド層(42)は、前
述の第1のグレーディッド層(41)からIn組成xを
徐々に下げて上面ではGaInAsとなっている。この
ためIn組成xが最大である領域にキャリア電子が最も
多く存在し、その大部分のキャリア電子は、電子供給層
(31)、(32)にドーピングされた不純物と空間的
に分離されることになる。
に高出力を実現するFETを提供することを目的とす
る。 【構成】 n型の不純物をドープしたGaInAsから
なる第1、第2の電子供給層(31)、(32)の間に
はIn組成xを変化させた第1、第2のノンドープGa
1-X InX Asグレーディッド層(41)、(42)が
積層して設けられている。第1のノンドープGa1-X I
nX Asグレーディッド層(41)は、GaInAsか
らIn組成xを徐々に上げて形成され、第2のノンドー
プGa1-X InX Asグレーディッド層(42)は、前
述の第1のグレーディッド層(41)からIn組成xを
徐々に下げて上面ではGaInAsとなっている。この
ためIn組成xが最大である領域にキャリア電子が最も
多く存在し、その大部分のキャリア電子は、電子供給層
(31)、(32)にドーピングされた不純物と空間的
に分離されることになる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低雑音かつ高速で動作
する電界効果トランジスタ(FET)に関するものであ
る。
する電界効果トランジスタ(FET)に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】n型のGaInAsをチャネルとするF
ETの従来の技術として、例えば特開昭63−9086
1号公報、特開昭63−272080号公報、特開昭6
4−2371号公報などがある。
ETの従来の技術として、例えば特開昭63−9086
1号公報、特開昭63−272080号公報、特開昭6
4−2371号公報などがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】これらの技術では、G
aInAsチャネル層中に均一にSiをドーピングして
いるため、キャリアである電子はこのSiに散乱され、
十分な速度オーバーシュート効果が得られず、十分な特
性が得られなかった。また特開昭63−90861号公
報では、GaInAsチャネル層中にSiをプラナード
ープさせる技術も開示されている。しかしプラナードー
プ層だけでは、深いゲートしきい値電圧Vthを持った
FETを作ることが難しい。そのため、高い出力を持っ
たFETを製造できないといった問題や、回路設計上の
余裕度が小さい等の問題があった。
aInAsチャネル層中に均一にSiをドーピングして
いるため、キャリアである電子はこのSiに散乱され、
十分な速度オーバーシュート効果が得られず、十分な特
性が得られなかった。また特開昭63−90861号公
報では、GaInAsチャネル層中にSiをプラナード
ープさせる技術も開示されている。しかしプラナードー
プ層だけでは、深いゲートしきい値電圧Vthを持った
FETを作ることが難しい。そのため、高い出力を持っ
たFETを製造できないといった問題や、回路設計上の
余裕度が小さい等の問題があった。
【0004】そこで本発明は、GaInAsをチャネル
とするFETにおいて、従来のものよりも低雑音で高速
動作し、その上高出力なFETを提供するものである。
とするFETにおいて、従来のものよりも低雑音で高速
動作し、その上高出力なFETを提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明に係るFETは、n型の不純物をドープした
第1及び第2のGaInAs電子供給層の間に、In組
成xを変化させた第1及び第2のノンドープGa1-X I
nX Asグレーディッド層が積層して設けられており、
第1のノンドープGa1-X InX Asグレーディッド層
は、GaInAsからIn組成xを徐々に上げて形成さ
れ、第2のノンドープGa1-X InX Asグレーディッ
ド層は、前述の第1のグレーディッド層からIn組成x
を徐々に下げて上面ではGaInAsとなっていること
を特徴とする。
め、本発明に係るFETは、n型の不純物をドープした
第1及び第2のGaInAs電子供給層の間に、In組
成xを変化させた第1及び第2のノンドープGa1-X I
nX Asグレーディッド層が積層して設けられており、
第1のノンドープGa1-X InX Asグレーディッド層
は、GaInAsからIn組成xを徐々に上げて形成さ
れ、第2のノンドープGa1-X InX Asグレーディッ
ド層は、前述の第1のグレーディッド層からIn組成x
を徐々に下げて上面ではGaInAsとなっていること
を特徴とする。
【0006】なお、本発明に係るFETの構造におい
て、前述の第1及び第2のGaInAs電子供給層は、
n型の不純物がデルタドープされたものであってもよ
い。
て、前述の第1及び第2のGaInAs電子供給層は、
n型の不純物がデルタドープされたものであってもよ
い。
【0007】
【作用】第1及び第2のGaInAs電子供給層の間に
設けられているノンドープGa1-X InX Asグレーデ
ィッド層のIn組成xは、第1の電子供給層上から徐々
に増加し、そして第2の電子供給層に近付くにしたがっ
て徐々に減少している。このためIn組成xが最大であ
る領域にキャリア電子が最も多く存在し、その大部分の
キャリア電子は、電子供給層にドープされたn型の不純
物と空間的に分離されることになる。したがって不純物
によるキャリア電子への散乱の影響が小さくなり、十分
な速度オーバーシュートを得ることができる。
設けられているノンドープGa1-X InX Asグレーデ
ィッド層のIn組成xは、第1の電子供給層上から徐々
に増加し、そして第2の電子供給層に近付くにしたがっ
て徐々に減少している。このためIn組成xが最大であ
る領域にキャリア電子が最も多く存在し、その大部分の
キャリア電子は、電子供給層にドープされたn型の不純
物と空間的に分離されることになる。したがって不純物
によるキャリア電子への散乱の影響が小さくなり、十分
な速度オーバーシュートを得ることができる。
【0008】なお、n型の不純物をデルタドープするこ
とによって、その不純物の存在位置とキャリア電子の存
在位置をさらに遠ざけることができる。
とによって、その不純物の存在位置とキャリア電子の存
在位置をさらに遠ざけることができる。
【0009】
【実施例】図1は、本発明の第1の実施例であるFET
の製造工程を示す工程断面図である。半導体基板として
GaAs基板1を用い、このGaAs基板1上に、例え
ば有機金属気相成長法(OMVPE法)により、ノンド
ープGaAsのバッファ層2(バックグラウンドp型、
p=3×1015cm-3)を5000オングストロームの
厚さにエピタキシャル成長させる(図1(a)参照)。
次に、n型の不純物としてSiを均一にドープしたGa
InAsからなる第1の電子供給層31(In組成x=
0.1、キャリア密度n=4×1018cm-3)を50オ
ングストロームの厚さに成長させる(図1(b)参
照)。その第1のGaInAs電子供給層31上に、I
n組成x=0.1のGaInAsからxの値を序々に上
げ、最上層ではIn組成xの値が0.2となっている第
1のノンドープGa1-X InX Asグレーディッド層4
1を40オングストロームの厚さに成長させる。次に、
In組成xを0.2から序々に下げ、最上層ではxの値
が0.1のGaInAsとなっている第2のノンドープ
Ga1-X InX Asグレーディッド層42を40オング
ストロームの厚さに成長させる。その第2のグレーディ
ッド層41上に、n型の不純物としてSiを均一にドー
プしたGaInAsからなる第2の電子供給層32(x
=0.1、n=4×1018cm-3)を50オングストロ
ームの厚さに成長させる(図1(c)参照)。その第2
のGaInAs電子供給層32上に、ノンドープのGa
Asからなるキャップ層5を400オングストロームの
厚さに成長させる。そして最後に、このキャップ層5上
にゲート電極6、ソース電極7、ドレイン電極8を形成
して本実施例のFETが構成される。
の製造工程を示す工程断面図である。半導体基板として
GaAs基板1を用い、このGaAs基板1上に、例え
ば有機金属気相成長法(OMVPE法)により、ノンド
ープGaAsのバッファ層2(バックグラウンドp型、
p=3×1015cm-3)を5000オングストロームの
厚さにエピタキシャル成長させる(図1(a)参照)。
次に、n型の不純物としてSiを均一にドープしたGa
InAsからなる第1の電子供給層31(In組成x=
0.1、キャリア密度n=4×1018cm-3)を50オ
ングストロームの厚さに成長させる(図1(b)参
照)。その第1のGaInAs電子供給層31上に、I
n組成x=0.1のGaInAsからxの値を序々に上
げ、最上層ではIn組成xの値が0.2となっている第
1のノンドープGa1-X InX Asグレーディッド層4
1を40オングストロームの厚さに成長させる。次に、
In組成xを0.2から序々に下げ、最上層ではxの値
が0.1のGaInAsとなっている第2のノンドープ
Ga1-X InX Asグレーディッド層42を40オング
ストロームの厚さに成長させる。その第2のグレーディ
ッド層41上に、n型の不純物としてSiを均一にドー
プしたGaInAsからなる第2の電子供給層32(x
=0.1、n=4×1018cm-3)を50オングストロ
ームの厚さに成長させる(図1(c)参照)。その第2
のGaInAs電子供給層32上に、ノンドープのGa
Asからなるキャップ層5を400オングストロームの
厚さに成長させる。そして最後に、このキャップ層5上
にゲート電極6、ソース電極7、ドレイン電極8を形成
して本実施例のFETが構成される。
【0010】次に、このようにして作製されたFETの
動作を、図2のエネルギーバンド図と共に説明する。図
2(a)は、従来のSiを均一にドーピングさせたn型
のGaInAsチャネルFETのチャネル部分を拡大し
たエネルギーバンド図である。同図において、符号21
はGaInAsチャネル層、符号22はGaAsバッフ
ァ層、符号23はキャップ層をそれぞれ示しており、符
号24は伝導帯レベル、符号25は価電子帯レベルをそ
れぞれ示している。これに対して図2(b)は、本発明
のFETのチャネル部分を拡大したエネルギーバンド図
である。この図では、図1の各エピタキシャル層2〜5
に対応する部分を同一の符号で示してあり、符号26は
伝導帯レベル、符号27は価電子帯レベルをそれぞれ示
している。なお、図2(a)、(b)において、E0 及
びE1は量子化されたエネルギー準位を示しており、一
点鎖線で示した曲線91、92はそれぞれエネルギー準
位E0 及びE1 における電子の存在確率を示している。
動作を、図2のエネルギーバンド図と共に説明する。図
2(a)は、従来のSiを均一にドーピングさせたn型
のGaInAsチャネルFETのチャネル部分を拡大し
たエネルギーバンド図である。同図において、符号21
はGaInAsチャネル層、符号22はGaAsバッフ
ァ層、符号23はキャップ層をそれぞれ示しており、符
号24は伝導帯レベル、符号25は価電子帯レベルをそ
れぞれ示している。これに対して図2(b)は、本発明
のFETのチャネル部分を拡大したエネルギーバンド図
である。この図では、図1の各エピタキシャル層2〜5
に対応する部分を同一の符号で示してあり、符号26は
伝導帯レベル、符号27は価電子帯レベルをそれぞれ示
している。なお、図2(a)、(b)において、E0 及
びE1は量子化されたエネルギー準位を示しており、一
点鎖線で示した曲線91、92はそれぞれエネルギー準
位E0 及びE1 における電子の存在確率を示している。
【0011】この2つの図からわかるように、従来のF
ET(図2(a)参照)では、電子の存在する領域がほ
とんどn型のGaInAsチャネル層21の量子井戸内
であり、電子はGaInAs中のSiにより散乱され十
分な速度オーバーシュートが得られない。そのため、ソ
ース抵抗の増大、及びトランスコンダクタンス(gm)
の低下を招く。これに対して本発明のFETでは(図2
(b)参照)、キャリア電子の存在する領域のほとんど
がノンドープGaInAsグレーディッド層41、42
にあり、特にIn組成が最大であるグレーディッド層4
1と42の境界領域に相当する量子井戸の最底部におい
てその電子の存在確率91が最大となる。このグレーデ
ィッド層41と42には、不純物であるSiがほとんど
存在しないため、キャリア電子はSiによる散乱の影響
をほとんど受けることがない。したがって、従来のFE
Tよりも高い速度オーバーシュートを有し、低いソース
抵抗、高いトランスコンダクタンス(gm)を得ること
ができる。
ET(図2(a)参照)では、電子の存在する領域がほ
とんどn型のGaInAsチャネル層21の量子井戸内
であり、電子はGaInAs中のSiにより散乱され十
分な速度オーバーシュートが得られない。そのため、ソ
ース抵抗の増大、及びトランスコンダクタンス(gm)
の低下を招く。これに対して本発明のFETでは(図2
(b)参照)、キャリア電子の存在する領域のほとんど
がノンドープGaInAsグレーディッド層41、42
にあり、特にIn組成が最大であるグレーディッド層4
1と42の境界領域に相当する量子井戸の最底部におい
てその電子の存在確率91が最大となる。このグレーデ
ィッド層41と42には、不純物であるSiがほとんど
存在しないため、キャリア電子はSiによる散乱の影響
をほとんど受けることがない。したがって、従来のFE
Tよりも高い速度オーバーシュートを有し、低いソース
抵抗、高いトランスコンダクタンス(gm)を得ること
ができる。
【0012】次に、本発明の第2の実施例について図3
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【0013】同図(a)は、第2の実施例に係るFET
の構造断面図を示したものである。本実施例のFETの
製造方法は基本的には第1の実施例と同様であるが、第
1、第2のGaInAs電子供給層33、34中の不純
物Siはデルタドープによるものである(図中破線部
分)。すなわち第1、第2の電子供給層33、34は、
ノンドープのGaInAsをエピタキシャル成長した後
に、イオン打ち込み法によりそれぞれの層の中間深さに
Siを一原子層の厚さでシート状にドープしたものであ
る。
の構造断面図を示したものである。本実施例のFETの
製造方法は基本的には第1の実施例と同様であるが、第
1、第2のGaInAs電子供給層33、34中の不純
物Siはデルタドープによるものである(図中破線部
分)。すなわち第1、第2の電子供給層33、34は、
ノンドープのGaInAsをエピタキシャル成長した後
に、イオン打ち込み法によりそれぞれの層の中間深さに
Siを一原子層の厚さでシート状にドープしたものであ
る。
【0014】図3(b)は、この第2の実施例のFET
のチャネル部分を拡大したエネルギーバンド図である。
このバンド図では、同図(a)の各エピタキシャル層2
〜5に対応する部分を同一の符号で示し、その他の部分
については第1の実施例と同一の箇所には同一の符号を
用いて示している。図(b)からわかるように、キャリ
ア電子の存在する領域は、ほとんどがノンドープGaI
nAsグレーディッド層41、42にあり、特にIn組
成が最大であるグレーディッド層41と42の境界領域
に相当する量子井戸の最底部においてその電子の存在確
率91が最大となる。また、不純物がシート状にデルタ
ドープされていることから、Siの存在位置92とキャ
リア電子の存在位置91との間隔は第1の実施例におけ
る構造よりも遠く離れ、Siの影響によるキャリア電子
の散乱を一層少なくすることができる。したがって、第
1の実施例に示す以上に、高い速度オーバーシュートを
有した低いソース抵抗、高いトランスコンダクタンス
(gm)のFETを効果的に得ることができる。
のチャネル部分を拡大したエネルギーバンド図である。
このバンド図では、同図(a)の各エピタキシャル層2
〜5に対応する部分を同一の符号で示し、その他の部分
については第1の実施例と同一の箇所には同一の符号を
用いて示している。図(b)からわかるように、キャリ
ア電子の存在する領域は、ほとんどがノンドープGaI
nAsグレーディッド層41、42にあり、特にIn組
成が最大であるグレーディッド層41と42の境界領域
に相当する量子井戸の最底部においてその電子の存在確
率91が最大となる。また、不純物がシート状にデルタ
ドープされていることから、Siの存在位置92とキャ
リア電子の存在位置91との間隔は第1の実施例におけ
る構造よりも遠く離れ、Siの影響によるキャリア電子
の散乱を一層少なくすることができる。したがって、第
1の実施例に示す以上に、高い速度オーバーシュートを
有した低いソース抵抗、高いトランスコンダクタンス
(gm)のFETを効果的に得ることができる。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように本発明のFETによ
れば、従来のGaInAsをチャネル層とするFETに
比較して不純物による散乱が大幅に低減されるので、低
いソース抵抗、高いトランスコンダクタンス(gm)を
得ることができる。したがって、低雑音、高速動作を達
成することができ、その上高出力のFETを得ることが
できる。
れば、従来のGaInAsをチャネル層とするFETに
比較して不純物による散乱が大幅に低減されるので、低
いソース抵抗、高いトランスコンダクタンス(gm)を
得ることができる。したがって、低雑音、高速動作を達
成することができ、その上高出力のFETを得ることが
できる。
【図1】本発明の第1の実施例であるFETの製造方法
を示す工程断面図である。
を示す工程断面図である。
【図2】第1の実施例の動作を説明するためのエネルギ
ーバンド図である。
ーバンド図である。
【図3】本発明の第2の実施例であるFET構造、及び
そのエネルギー状態を示す図である。
そのエネルギー状態を示す図である。
1…GaAs基板、2…バッファ層、31…第1のチャ
ネル層、32…第2のチャネル層、41…第1のグレー
ディッド層、42…第2のグレーディッド層、5…キャ
ップ層、6…ゲート電極、7…ソース電極、8…ドレイ
ン電極
ネル層、32…第2のチャネル層、41…第1のグレー
ディッド層、42…第2のグレーディッド層、5…キャ
ップ層、6…ゲート電極、7…ソース電極、8…ドレイ
ン電極
Claims (2)
- 【請求項1】 半絶縁性GaAs基板と、 前記半絶縁性GaAs基板上に形成され、GaAsに格
子整合する高抵抗の半導体からなるバッファ層と、 前記バッファ層上に、n型の不純物をドープして形成さ
れた第1のGaInAs電子供給層と、 前記第1の電子供給層上に、GaInAsからIn組成
xを徐々に上げて形成された第1のノンドープGa1-X
InX Asグレーディッド層と、 前記第1のグレーディッド層上に、該第1のグレーディ
ッド層からIn組成xを徐々に下げて上面ではGaIn
Asとなっている第2のノンドープGa1-X InX As
グレーディッド層と、 前記第2のグレーディッド層上に、n型の不純物をドー
プして形成された第2のGaInAs電子供給層と、 前記第2の電子供給層上に形成されたGaAsまたはA
lGaAsからなるキャップ層と、 前記第2のキャップ層上に形成されたソース、ドレイ
ン、及びゲートの各電極とを有することを特徴とする電
界効果トランジスタ。 - 【請求項2】 前記第1、第2のGaInAs電子供給
層は、n型の不純物がデルタドープされたものである請
求項1記載の電界効果トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23495991A JPH0574815A (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 電界効果トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23495991A JPH0574815A (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 電界効果トランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0574815A true JPH0574815A (ja) | 1993-03-26 |
Family
ID=16978941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23495991A Pending JPH0574815A (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 電界効果トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0574815A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62168159A (ja) * | 1986-01-20 | 1987-07-24 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | カラ−画像形成方法 |
-
1991
- 1991-09-13 JP JP23495991A patent/JPH0574815A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62168159A (ja) * | 1986-01-20 | 1987-07-24 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | カラ−画像形成方法 |
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