JPH0714035B2 - 電界効果型半導体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ｎチャンネル電界効果型トランジスタと、ｐ
チャンネル電界効果型トランジスタとを構成している電
界効果型半導体装置に関する。

［従来の技術］ ｎチャンネル電界効果型トランジスタと、ｐチャンネル
電界効果型トランジスタとを構成している電界効果型半
導体装置として、従来、第５図を伴なって次に述べる構
成を有するものが提案されている。

すなわち、例えばGaAsでなる半絶縁性半導体基板10上
に、例えばIn_SGa_1-SAs（０≦ｓ＜１）のような第１の半
導体でなり、且つ10¹⁵atom/cm³以下というような十分低
い不純物濃度を有する、第１の半導体層21と、その第１
の半導体層21上に形成され、且つ第１の半導体に比し小
さな電子親和力を有し且つ第１の半導体に比し大なる電
子親和力とバンドギャップとの和を有する例えばAl_tGa
_1-tAsまたはIn_tAl_1-tAs（０＜ｔ＜１）のような第２の
半導体でなり、且つ10¹⁵atom/cm³以下というような十分
低い不純物濃度を有する、第２の半導体層22とを有する
半導体積層体20が、例えば分子線エピタキシャル法によ
って形成されている。

そして、その半導体積層体20上に、例えばIn_xGa_1-xAsの
ような第１の半導体層21の第１の半導体と同じ電子親和
力を有する、または例えばGeのような第１の半導体層21
の第１の半導体に比し大なる電子親和力を有する第４の
半導体でなり、且つ第１及び第２の半導体層21及び22に
比し高いｎ型不純物濃度を有する第４の半導体層24を有
する第１のストライプ状体31が、局部的に、形成されて
いる。

また、半導体積層体内20に、第１のストライプ状体31を
幅方向に挟んだ両位置において、第１及び第２の半導体
層21及び22に比し高いｎ型不純物濃度を有する第１及び
第２の半導体領域41及び42が、第２の半導体層22の表面
側から、少くとも第１の半導体層21内に達する深さに、
局部的に、例えばBeイオンの打込によって形成されてい
る。この場合、第１及び第２の半導体領域41及び42は、
その内側端が、第１のストライプ状体31の第４の半導体
層24の外側端に対応する位置またはその近傍まで延長し
ている。

さらに、第１及び第２の半導体領域41及び42に、金属で
なる第１及び第２の電極51及び52がそれぞれオーミック
に付されている。また、半導体積層体20上に、第１の半
導体層21と同じ、または第１の半導体層21に比し大なる
電子親和力を有する第５の半導体でなり、且つ第１及び
第２の半導体層21及び22に比し高いｐ型不純物濃度を有
する第５の半導体層25、または金属でなる第６の電極56
を有する第２のストライプ状体32が、局部的に形成され
ている。ただし、図においては、第２のストライプ状体
32が、第６の電極56でなる場合が示されている。

さらに、半導体積層体内20に、第２のストライプ状体32
を幅方向に挟んだ両位置において、第１及び第２の半導
体層21及び22に比し高いｐ型不純物濃度を有する第３及
び第４の半導体領域43及び44が、第２の半導体層22の表
面側から、少くとも第１の半導体層21内に達する深さ
に、局部的に、ｐ型不純物イオンの打込によって形成さ
れている。

なおさらに、第３及び第４の半導体領域43及び44に、金
属でなる第４及び第５の電極54及び55がそれぞれオーミ
ックに付されている。

よって、第１及び第２の半導体領域41及び42をそれぞれ
ソース領域及びドレイン領域とし、半導体積層体20の第
１の半導体層21の、第１及び第２の半導体領域41及び42
間の領域をｎチャンネル形成用層とし、第１及び第２の
電極51及び52をそれぞれソース電極及びドレイン電極と
し、第１のストライプ状体31をゲート部とし、その第４
の半導体層24をゲート電極を兼ねさせているｎチャンネ
ル電界効果型トランジスタU1が構成され、且つ第３及び
第４の半導体領域43及び44をそれぞれソース領域及びド
レイン領域とし、半導体積層体20の第１の半導体層21
の、第３及び第４の半導体領域43及び44間の領域をｐチ
ャンネル形成用層とし、第４及び第５の電極54及び55を
それぞれソース電極及びドレイン電極とし、第２のスト
ライプ状体32をゲート部とし、その第６の電極56をゲー
ト電極としているｐチャンネル電界効果型トランジスタ
U2が構成されている。

以上が、従来提案されている電界効果型半導体装置の構
成である。

このような構成によれば、そのｎチャンネル電界効果型
トランジスタU1についてみるとき、ゲート部のゲート電
極を兼ねる第１のストライプ状体31の第４の半導体層24
に、ソース領域としての第１の半導体領域41、従って、
ソース電極としての第１の電極51を基準とした制御電圧
が印加されていない状態で、または、制御電圧が、所定
の値（閾値電圧）よりも低い値で印加されている状態で
は、半導体積層体20を構成している第１の半導体層21
の、ｎチャンネル形成用層としての第１及び第２の半導
体領域41及び42間の領域の第２の半導体層22側に、２次
元電子ガス形成層としてのｎチャンネル層61は形成され
ていず、よって、ソース領域としての第１の半導体領域
41と、ドレイン領域としての第２の半導体領域42との
間、従って、ソース電極としての第１の電極51と、ドレ
イン電極としての第２の電極52との間がオフ状態であ
る。

しかしながら、このような状態から、ゲート電極を兼ね
ているストライプ状体31の第４の半導体層24に、制御電
圧が、上述した閾値電圧以上の高い値で印加されれば、
第１及び第２の半導体領域41及び42のいずれか一方また
は双方から、電子が、ｎチャンネル形成用層としての、
第１の半導体層21の第１及び第２の半導体領域41及び42
間の領域の第２の半導体層22側に蓄積し、よって、第１
の半導体層21の、ｎチャンネル形成用層としての第１及
び第２の半導体領域41及び42間の領域の第２の半導体層
22側に、２次元電子ガス形成層としてｎチャンネル層61
が形成され、よって、ソース電極としての第１の電極51
と、ドレイン電極としての第２の電極52との間が、オン
状態になる。

また、そのオン状態において、制御電圧の値を大にまた
は小に変更すれば、これに応じて、ｎチャンネル層61に
蓄積される電子の量が大にまたは小に変更する。

このため、ソース電極としての第１の電極51と、ドレイ
ン電極としての第２の電極52との間に、負荷を通じて、
所要の電源を接続した状態で、ソース電極としての第１
の電極51と、ゲート電極としての第４の半導体層24との
間に制御電圧を印加させることによって、その制御電圧
の値に応じて制御された電流を、負荷に供給することが
できる、というｎチャンネル電界効果型トランジスタと
しての機能が得られる。また、第５図に示す従来の電界
効果型半導体装置の場合、そのｐチャンネル電界効果型
トランジスタU2についてみるとき、ゲート電極としての
第６の電極56に、ソース電極としての第４の電極54を基
準とした制御電圧が印加されていない状態で、または制
御電圧が所定の値（閾値電圧）よりも高い値で印加され
ている状態では、半導体積層体20を構成している第１の
半導体層21の、ｐチャンネル形成用層としてのソース領
域としての第３の半導体領域43とドレイン領域としての
第４の半導体領域44との間の領域の第２の半導体層22側
に、２次元正孔ガス形成層としてのｐチャンネル層62は
形成されておらず、よって、ソース電極としての第４の
電極54と、ドレイン電極としての第５の電極45との間が
オフ状態である。

しかしながら、このような状態から、ゲート電極として
の第６の電極56に、制御電圧が上述した閾値電圧以下の
低い値で印加されれば、第３及び第４の半導体領域43及
び44のいずれか一方または双方から、正孔が、第１の半
導体層21の、ｐチャンネル形成用層としての第３及び第
４の半導体領域43及び44間の領域の第２の半導体層22側
に蓄積し、このため、第１の半導体層21の、ｐチャンネ
ル形成用層としての第３及び第４の半導体領域43及び44
間の領域の第２の半導体層22側に、２次元正孔ガス形成
層としてのｐチャンネル層62が形成され、よって、ソー
ス電極としての第４の電極54と、ドレイン電極としての
第５の電極45との間が、オン状態になる。

また、そのオン状態において、制御電圧の値を大にまた
は小に変更すれば、これに応じて、ｐチャンネル層に蓄
積されている正孔の量が大にまたは小に変更する。

このため、ソース電極としての第４の電極54と、ドレイ
ン電極としての第５の電極55との間に、負荷を通じて、
所要の電源を接続した状態で、ソース電極としての第４
の電極54と、ゲート電極としての第６の電極56との間に
制御電圧を印加させることによって、その制御電圧の値
に応じて制御された電流を、負荷に供給することができ
る、というｐチャンネル電界効果型トランジスタとして
の機能が得られる。

従って、第５図に示すｎチャンネル電界効果型トランジ
スタU1と、ｐチャンネル電界効果型トランジスタU2とを
構成している電界効果型半導体装置によれば、そのｎチ
ャンネル電界効果型トランジスタU1と、ｐチャンネル電
界効果型トランジスタU2とを適当に接続して用いること
によって、インバータなどの相補型回路としての機能を
得ることができる。

また、従来、ｎチャンネル電界効果型トランジスタとｐ
チャンネル電界効果型トランジスタとを構成している電
界効果型半導体装置として、第６図を伴なって次に述べ
る構成を有するものも提案されている。

第６図において、第５図との対応部分には同一符号を付
して詳細説明を省略する。

第６図に示す従来の電界効果型半導体装置は、第５図で
上述した従来の電界効果型半導体装置の構成において、
その半導体積層体20が、その第２の半導体層22上に形成
され、且つ第１の半導体層21と同じ電子親和力を有する
In_SGa_1-SAs（０≦ｓ＜１）のような第３の半導体でな
り、且つ10¹⁵atom/cm³以下というような十分低い不純物
濃度を有する第３の半導体層23を有することを除いて、
第５図で上述した従来の電界効果型半導体装置の場合と
同様の構成を有する。

以上が、従来の電界効果型半導体装置の他の例の構成で
ある。

このような第６図に示す従来の電界効果型半導体装置に
よれば、それが上述した事項を除いて、第５図で上述し
た従来の電界効果型半導体装置と同様の構成を有するの
で、詳細説明を省略するが、第５図で上述した従来の電
界効果型半導体装置の場合と同様の作用効果が得れら
る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、第５図及び第６図で上述した従来の電界
効果型半導体装置の場合、半導体積層体20の第１の半導
体層21が、ｐ型不純物またはｎ型不純物を意図的に導入
して形成されていないにもかかわらず、十分低い不純物
濃度を有するが、ｐ型またはｎ型に形成され、このた
め、第１の半導体層21の、ｎチャンネル形成用層として
の半導体領域41及び42間の領域がｎ型になっていたり、
また半導体層21の、ｐチャンネル形成用層としての半導
体領域43及び44間の領域がｐ型となっていたりしてい
る。このため、ｎチャンネル電界効果型トランジスタU1
において、そのソース領域としての第１の半導体領域41
と、ドレイン領域としての第２の半導体領域42との間
に、それら間のｎ型となっている領域を通じて、第１の
半導体領域41とゲート部としての第１のストライプ状体
31の第４の半導体層24との間に印加する制御電圧によっ
て制御されない漏れ電流が流れたり、また、ｐチャンネ
ル電界効果トランジスタU2において、そのソース領域と
しての第３の半導体領域43と、ドレイン領域としての第
４の半導体領域44との間に、それら間のｐ型となってい
る領域を通じて、第３の半導体領域43とゲート部として
のストライプ状体32の第６の電極56との間に印加する制
御電圧によって制御されない漏れ電流が流れる、という
欠点を有していた。

よって、本発明は、上述した欠点のない、新規なｎチャ
ンネル電界効果型トランジスタと、ｐチャンネル電界効
果型トランジスタとを構成している電界効果型半導体装
置を提供するものである。

［問題を解決するための手段］ 本願第１番目の発明による電界効果型半導体装置は、第
５図で上述した従来の電界効果型半導体装置の場合と同
様に、次に述べる構成を有する。

すなわち、半絶縁性半導体基板上に、第１の半導体でな
り、且つ十分低い不純物濃度を有する第１の半導体層
と、該第１の半導体層上に形成され、且つ上記第１の半
導体に比し小さな電子親和力を有し且つ上記第１の半導
体に比し大なる電子親和力とバンドギャップとの和を有
する第２の半導体でなり、且つ十分低い不純物濃度を有
する第２の半導体層とを有する半導体積層体が形成され
ている。

そして、上記半導体積層体上に、上記第１の半導体層の
第１の半導体と同じまたは上記第１の半導体に比し大な
る電子親和力を有する第４の半導体でなり、且つ上記第
１及び第２の半導体層に比し高いｎ型不純物濃度を有す
る第４の半導体層を有する第１のストライプ状体が、局
部的に、形成されている。

また、上記半導体積層体内に、上記第１のストライプ状
体を幅方向に挟んだ両位置において、上記第１及び第２
の半導体層に比し高いｎ型不純物濃度を有する第１及び
第２の半導体領域が、上記第２の半導体層の表面側か
ら、少くとも上記第１の半導体層内に達する深さに、局
部的に、形成されている。

さらに、上記半導体積層体上に、上記第１の半導体層の
第１の半導体と同じまたは上記第１の半導体に比し大な
る電子親和力を有する第５の半導体でなり且つ上記第１
及び第２の半導体層に比し高いｐ型不純物濃度を有する
第５の半導体層または金属でなる電極を有する第２のス
トライプ状体が、局部的に、形成されている。

なおさらに、上記半導体積層体内に、上記第２のストラ
イプ状体を幅方向に挟んだ両位置において、上記第１及
び第２の半導体層に比し高いｐ型不純物濃度を有する第
３及び第４の半導体領域が、上記第２の半導体層の表面
側から、少くとも上記第１の半導体層内に達する深さ
に、局部的に、形成されている。

よって、上記第１及び第２の半導体領域をそれぞれソー
ス領域及びドレイン領域とし、上記半導体積層体の上記
第１の半導体層の上記第１及び第２の半導体領域間の領
域をｎチャンネル形成用層とし、上記第１のストライプ
状体をゲート部としているｎチャンネル電界効果型トラ
ンジスタが構成され、且つ上記第３及び第４の半導体領
域をそれぞれソース領域及びドレイン領域とし、上記半
導体積層体の上記第１の半導体層の上記第３及び第４の
半導体領域間の領域をｐチャンネル形成用層とし、上記
第２のストライプ状体をゲート部としているｐチャンネ
ル電界効果型トランジスタが構成されている。

しかしながら、本願第１番目の発明による電界効果型半
導体装置は、上述した構成を有する電界効果型半導体装
置において、半導体積層体の第１の半導体層内に、少な
くとも第１及び第２の半導体領域間の領域において、低
いｐ型不純物濃度を有するｐ型不純物領域がｐ型不純物
の導入によって形成されているか、または第１の半導体
層内に、少なくとも第３及び第４の半導体領域間の領域
において、低いｎ型不純物濃度を有するｎ型不純物領域
がｎ型不純物の導入によって形成され、もしくは第１の
半導体層内に、少なくとも第１及び第２の半導体領域間
の領域において、上記ｐ型不純物領域が形成され且つ第
１の半導体層内に、少なくとも第３及び第４の半導体領
域間の領域において、上記ｎ型不純物領域が形成されて
いる、という構成を有する。

以上が、本願第１番目の発明による電界効果型半導体装
置の構成である。

また、本願第２番目の発明による電界効果型半導体装置
は、上述した本願第１番目の発明の発明による電界効果
型半導体装置において、半導体積層体の第１の半導体層
が、ｎ型不純物の導入によって形成された低いｎ型不純
物濃度を有するｎ型不純物導入層またはｐ型不純物の導
入によって形成された低いｐ型不純物濃度を有するｐ型
不純物導入層でなる。

この場合、半導体積層体の第１の半導体層がｐ型不純物
導入層でなる場合、半導体積層体の第１の半導体層の第
１及び第２の半導体領域間のｎチャンネル形成用層とし
ての領域がｐ型になっているので、上述したｐ型不純物
導入領域をｐ型不純物の導入によって形成する必要は必
ずしもない。また、半導体積層体の第１の半導体層がｎ
型不純物導入層でなる場合、半導体積層体の第１の半導
体層の第３及び第４の半導体領域間のｐチャンネル形成
用層としての領域がｎ型になっているので、上述したｎ
型不純物導入領域をｎ型不純物の導入によって形成する
必要は必ずしもない。

以上が、本願第２番目の発明による電界効果型半導体装
置の構成である。

さらに、本願第３番目の発明による電界効果型半導体装
置は、上述した本願第１番目の発明による電界効果型半
導体装置において、半導体積層体が、第６図で上述した
従来の電界効果型半導体装置の場合と同様に、第２の半
導体層上に形成され、且つ第１の半導体層の半導体と同
じ電子親和力を有する第３の半導体でなり、且つ十分低
い不純物濃度を有する第３の半導体層を有していること
を除いて、本願第１番目の発明による電界効果型半導体
装置と同様の構成を有する。

以上が、本願第３番目の発明による電界効果型半導体装
置の構成である。

また、本願第４番目の発明による電界効果型半導体装置
は、本願第１番目の発明による電界効果型半導体装置に
おいて、半導体積層体の第１の半導体層が、本願第２番
目の発明による電界効果型半導体装置の場合と同様にｎ
型不純物の導入によって形成された低いｎ型不純物濃度
を有するｎ型不純物導入層またはｐ型不純物の導入によ
って形成された低いｐ型不純物濃度を有するｐ型不純物
導入層でなること、及び半導体積層体が、本願第３番目
の発明による電界効果型半導体装置の場合と同様に、第
２の半導体層上に形成され、且つ第１の半導体層の第１
の半導体と同じ電子親和力を有する第３の半導体でなり
且つ十分低い不純物濃度を有する第３の半導体層を有し
ていることを除いて、本願第１番目の発明による電界効
果型半導体装置と同様の構成を有する。

以上が、本願第４番目の発明による電界効果型半導体装
置の構成である。

［作用・効果］ 上述した本願第１番目の発明による電界効果型半導体装
置の場合、第５図で上述した従来の電界効果型半導体装
置の場合と同様に、半絶縁性半導体基板上に、第１及び
第２の半導体層を有する半導体積層体が形成され、その
半導体積層体上にｎチャンネル電界効果型トランジスタ
のゲート部としてのストライプ状体が形成され、また、
半導体積層体内にｎチャンネル電界効果型トランジスタ
のソース領域及びドレイン領域としての第１及び第２の
半導体領域が形成され、さらに半導体積層体上にｐチャ
ンネル電界効果型トランジスタのゲート部としての第２
のストライプ状体が形成され、また半導体積層体内にｐ
チャンネル電界効果型トランジスタのソース領域及びド
レイン領域としての第３及び第４図の半導体領域が形成
され、そして、半導体積層体の第１の半導体層内に、少
なくともｎチャンネル電界効果型トランジスタのソース
領域及びドレイン領域としての第１及び第２の半導体領
域間の領域において、すなわち少なくともｎチャンネル
形成用層において、低いｐ型不純物濃度を有するｐ型不
純物導入領域が形成されているか、または半導体積層体
の第１の半導体層内に、少なくともソース領域及びドレ
イン領域間の領域において、すなわち少なくともｐチャ
ンネル形成用層において、低いｎ型不純物濃度を有する
ｎ型不純物領域が形成され、もしくは少なくともｎチャ
ンネル形成用層及びｐチャンネル形成用層にそれぞれｐ
型不純物導入領域及びｎ型不純物導入領域が形成されて
いる構成を有するので、詳細説明は省略するが、第５図
で上述した従来の電界効果型半導体装置の場合と同様の
機能が得られる。

しかしながら、本願第１番目の発明による電界効果型半
導体装置によれば、半導体積層体の第１の半導体層内
に、少なくともｎチャンネル電界効果型トランジスタの
ソース領域及びドレイン領域としての第１及び第２の半
導体領域間の領域において、すなわち少なくともｎチャ
ンネル形成用層において、ｐ型不純物導入領域が形成さ
れている場合、半導体積層体の第１の半導体層がｎ型に
形成されていても、ｎチャンネル電界効果型トランジス
タにおいて、そのソース領域としての第１の半導体領域
と、ドレイン領域としての第２の半導体領域との間に、
第１の半導体領域と、ゲート部としての第１のストライ
プ状体との間に印加する制御電圧によって制御されない
漏れ電流が実質的に流れない。

また、半導体積層体の第１の半導体層内に、少なくとも
ｐチャンネル電界効果型トランジスタのソース領域及び
ドレイン領域としての第１及び第２の半導体領域間の領
域において、すなわち少なくともｐチャンネル形成用層
において、ｎ型不純物導入領域が形成されている場合、
積層体の第１の半導体層がｐ型に形成されていても、ｐ
チャンネル電界効果型トランジスタにおいて、そのソー
ス領域としての第３の半導体領域と、ドレイン領域とし
ての第４の半導体領域との間に、第３の半導体領域と、
ゲート部としての第２のストライプ状体との間に印加す
る制御電圧によって制御されない漏れ電流が実質的に流
れない。

さらに、半導体積層体の第１の半導体層内に、少なくと
もｎチャンネル電界効果型トランジスタのソース領域及
びドレイン領域としての第１及び第２の半導体領域間の
領域において、すなわち少なくともｎチャンネル形成用
層において、ｐ型不純物導入領域が形成され、且つ少な
くともｐチャンネル電界効果型トランジスタのソース領
域及びドレイン領域としての第３及び第４の半導体領域
間の領域において、すなわち少なくともｐチャンネル形
成用層において、ｎ型不純物導入領域が形成されている
場合、半導体積層体の第１の半導体層がｐ型またはｎ型
のいずれに形成されていても、ｎチャンネル電界効果型
トランジスタ及びｐチャンネル電界効果型トランジスタ
の双方において、上述した漏れ電流が流れない。

また、上述した本願第２番目の発明による電界効果型半
導体装置によれば、それが本願第１番目の発明による電
界効果型半導体装置において、半導体積層体の第１の半
導体層が、ｎ型またはｐ型不純物の導入によって形成さ
れたｎ型不純物導入層またはｐ型不純物導入層でなるこ
とを除いて、本願第１番目の発明による電界効果型半導
体装置と同様の構成を有するので、詳細説明は省略する
が、本願第１番目の発明による電界効果型半導体装置の
場合と同様の機能が得られる。

しかしながら、本願第２番目の発明による電界効果型半
導体装置の場合、半導体積層体の第１の半導体層が予定
のｎ型またはｐ型になっていることから、少なくともｎ
チャンネル電界効果型トランジスタの上述したｎチャン
ネル形成用層において、上述したｐ型不純物導入領域を
予定のｐ型不純物濃度で確実に形成することができ、ま
たは少なくともｐチャンネル電界効果型トランジスタの
ｐチャンネル形成用層において、上述したｎ型不純物導
入領域を予定のｎ型不純物濃度で確実に形成することが
でき、もしくは少なくともｎチャンネル電界効果型トラ
ンジスタのｎチャンネル形成用層及び少なくともｐチャ
ンネル電界効果型トランジスタのｐチャンネル形成用層
において、上述したｐ型不純物導入領域及びｎ型不純物
導入領域を予定のｐ型不純物濃度及びｎ型不純物濃度で
それぞれ確実に形成することができる。

このため、ｎチャンネル電界効果型トランジスタ及びｐ
チャンネル電界効果型トランジスタを、予定の閾値電圧
を有するものとして容易に製造することができる。

さらに、本願第３番目の発明による電界効果型半導体装
置によれば、それが、本願第１番目の発明による電界効
果型半導体装置において、半導体積層体が第５図で上述
した従来の電界効果型半導体装置の場合と同様に第３の
半導体層を有することを除いて、本願第１番目の発明に
よる電界効果型半導体装置と同様の構成を有するので、
詳細説明は省略するが、本願第１番目の発明による電界
効果型半導体装置の場合と同様の作用効果を以て同様の
機能が得られる。

また、本願第４番目の発明による電界効果型半導体装置
によれば、それが、本願第１番目の発明による電界効果
型半導体装置において、半導体積層体が本願第３番目の
発明の場合と同様に第３の半導体層を有し、また、半導
体積層体の第１の半導体層が、本願第２番目の発明の場
合と同様にｎ型不純物導入層またはｐ型不純物導入層で
なることを除いて、本願第１番目の発明による電界効果
型半導体装置と同様の構成を有するので、詳細説明は省
略するが、本願第３番目の発明による電界効果型半導体
装置の場合と同様の作用効果を以て同様の機能が得れ
る。

［実施例１］ 次に、第１図を伴なって本願第１番目の発明による電界
効果型半導体装置の実施例を述べよう。

第１図において、第５図との対応部分には同一符号を付
して詳細説明を省略する。

第１図に示す本願第１番目の発明による電界効果型半導
体装置は、第５図で上述した従来の電界効果型半導体装
置において、半導体積層体20の第１の半導体層21内に、
少なくとも第１及び第２の半導体領域41及び42間の領域
において、低いｐ型不純物濃度を有するｐ型不純物導入
領域71がｐ型不純物の導入によって形成され、また、半
導体積層体20の第１の半導体層21内に、少なくとも第３
及び第４の半導体領域間の領域において、低いｎ型不純
物濃度を有するｎ型不純物導入領域72がｎ型不純物の導
入によって形成されていることを除いて、第５図で上述
した従来の電界効果型半導体装置と同様の構成を有す
る。

この場合、ｐ型不純物導入領域71は、半導体積層体20内
に第１及び第２の半導体領域41及び42を形成したり、半
導体積層体20上に第１のストライプ状体31、及び第１及
び第２の電極51及び52を形成したりする前において、図
示のように、半導体積層体20の第１及び第２の半導体領
域41及び42が形成される領域を含めた領域へのマスクを
用いたｐ型不純物のイオン打込によって形成することが
できる。

またｎ型不純物導入領域72は、半導体積層体20内に第３
及び第４の半導体領域43及び44を形成したり、半導体積
層体20上に第２のストライプ状体32、及び第４及び第５
の電極54及び55を形成したりする前において、図示のよ
うに、半導体積層体20の第３及び第４の半導体領域43及
び44が形成される領域を含めた領域へのマスクを用いた
ｎ型不純物のイオン打込によって形成することができ
る。

以上が、本願第１番目の発明による電界効果型半導体装
置の実施例の構成である。

このような構成を有する本願第１番目の発明による電界
効果型半導体装置の実施例によれば、それが、上述した
事項を除いて、第５図で上述した従来の電界効果型半導
体装置の場合と同様の構成を有するので、詳細説明は省
略するが、［作用・効果］の欄で上述した優れた作用効
果を以て、第５図で上述した従来の電界効果型半導体装
置の場合と同様の機能が得られる。

［実施例２］ 次に、第２図を伴なって本願第２番目の発明による電界
効果型半導体装置の実施例を述べよう。

第２図において、第１図との対応部分には同一符号を付
し、詳細説明を省略する。

第２図に示す本願第２番目の発明による電界効果型半導
体装置は、第１図で上述した本願第１番目の発明による
電界効果型半導体装置において、半導体積層体20の第１
の半導体層21が、ｎ型不純物の意図的な導入によって形
成された低いｎ型不純物濃度を有するｎ型不純物導入
層、またはｐ型不純物の意図的な導入によって形成され
た低いｐ型不純物濃度を有するｐ型不純物導入層でなる
ことを除いて、第１図で上述した本願第１番目の発明に
よる電界効果型半導体装置の実施例と同様の構成を有す
る。

以上が、本願第２番目の発明による電界効果型半導体装
置の実施例の構成である。

このような構成を有する本願第２番目の発明による電界
効果型半導体装置によれば、それが上述した事項を除い
て、第１図で上述した本願第１番目の発明による電界効
果型半導体装置と同様の構成を有するので、詳細説明は
省略するが、［作用・効果］の欄で上述した勝れた作用
効果を以て、本願第１番目の発明による電界効果型半導
体装置と同様の機能が得られる。

［実施例３］ 次に、第３図を伴なって本願第３番目の発明による電界
効果型半導体装置の実施例を述べよう。

第３図において、第１図との対応部分には同一符号を付
して詳細説明を省略する。

第３図に示す本願第３番目の発明による電界効果型半導
体装置は、第１図で上述した本願第１番目の発明による
電界効果型半導体装置において、半導体積層体20が、第
６図で上述した従来の電界効果型半導体装置の場合と同
様にその第２の半導体層22上に形成され、且つ第１の半
導体層21と同じ電子親和力を有する第３の半導体でな
り、且つ第１の半導体層21と同様に十分低い不純物濃度
を有する第３の半導体層を有することを除いて、第１図
で上述した本発明による電界効果型半導体装置と同様の
構成を有する。

以上が、本願第３番目の発明による電界効果型半導体装
置の実施例である。

このような構成を有する本願第３番目の発明による電界
効果型半導体装置の実施例によれば、それが、上述した
事項を除いて、本願第１番目の発明による電界効果型半
導体装置と同様の構成を有するので、詳細説明は省略す
るが、本願第１番目の発明による電界効果型半導体装置
と同様の作用効果が得られる。

［実施例４］ 次に、第４図を伴なって本願第４番目の発明による電界
効果型半導体装置の実施例を述べよう。

第４図において、第１図との対応部分には同一符号を付
し、詳細説明を省略する。

第４図に示す本願第４番目の発明による電界効果型半導
体装置は、第１図で上述した本願第１番目の発明による
電界効果型半導体装置において、半導体積層体20の第１
の半導体層21が、本願第２番目の発明による電界効果型
半導体装置の場合と同様のｎ型不純物導入層またはｐ型
不純物導入層でなり、また、半導体積層体20が、本願第
３番目の発明による電界効果型半導体装置の場合と同様
の第３の半導体層23を有することを除いて、本願第１番
目の発明による電界効果型半導体装置と同様の構成を有
する。

以上が、本願第４番目の発明による電界効果型半導体装
置の実施例の構成である。

このような構成を有する本願第４番目の発明による電界
効果型半導体装置によれば、それが、上述した事項を除
いて、本願第１番目の発明による電界効果型半導体装置
と同様の構成を有するので、詳細説明は省略するが、本
願第２番目の発明による電界効果型半導体装置の場合と
同様の作用効果が得られる。

なお、上述においては、本願第１、第２、第３及び第４
番目の発明による電界効果型半導体装置のそれぞれにつ
いて、１つの実施例を示したに留まり、例えば、第１
図、第２図、第３図及び第４図で上述した本願第１、第
２、第３及び第４番目の発明による電界効果型半導体装
置の実施例において、その第１のストライプ状体31を、
第４の半導体層24と、その第４の半導体層24上にオーミ
ックに付された金属でなる第３の電極とを有する構成と
することもでき、また、第２のストライプ状体32を、前
述した第５の半導体層26と、その第５の半導体層上にオ
ーミックに付された金属でなる第６の電極とを有する構
成とすることもできる。

また、第１図及び第３図で上述した本願第１番目の発明
及び本願第３番目の発明による電界効果型半導体装置の
実施例において、半導体積層体20の第１の半導体層21が
ｐ型を有して形成されている場合、ｐ型不純物導入領域
71を省略した構成とし、また、半導体積層体20の第１の
半導体層21がｎ型を有して形成されている場合、ｎ型不
純物導入領域72を省略した構成とすることもできる。

さらに、第２図及び第４図で上述した本願第２番目の発
明及び本願第４番目の発明による電界効果型半導体装置
の実施例において、半導体積層体20の第１の半導体層21
がｐ型不純物導入層でなる場合、ｐ型不純物導入領域71
を省略した構成とし、また、第１の半導体層21がｎ型不
純物導入層でなる場合、ｎ型不純物導入領域72を省略し
た構成とすることもできる。

また、ｐ型不純物導入領域71は、第１の半導体層21内
に、第１及び第２の半導体領域41及び42間の領域のみに
おいて、その全域に亘って、または第２の半導体層22側
のみに局部的に、もしくは第１及び第２の半導体領域41
及び42を結ぶ方向の一部のみに局部的に延長しているも
のとして形成することもでき、同様に、ｎ型不純物導入
領域72も、第１の半導体層21内に、第３及び第４の半導
体領域43及び44間の領域のみにおいて、その全域に亘っ
て、または第２の半導体層22側のみに局部的にもしくは
第３及び第４の半導体領域43及び44を結ぶ方向の一部の
みに局部的に延長しているものとして形成することもで
きる。

その他、本発明の精神を脱することなしに、種々の変
型、変更をなし得るであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願第１番目の発明による電界効果型半導体
装置の実施例を示す略線的断面図である。 第２図は、本願第２番目の発明による電界効果型半導体
装置の実施例を示す略線的断面図である。 第３図は、本願第３番目の発明による電界効果型半導体
装置の実施例を示す略線的断面図である。 第４図は、本願第４番目の発明による電界効果型半導体
装置の実施例を示す略線的断面図である。 第５図及び第６図は、それぞれ従来の電界効果型半導体
装置を示す略線的断面図である。 U1……ｎチャンネル電界効果型トランジスタ U2……ｐチャンネル電界効果型トランジスタ 10……半絶縁性半導体基板 20……半導体積層体 21……第１の半導体層 22……第２の半導体層 23……第３の半導体層 24……第４の半導体層 41……第１の半導体領域 42……第２の半導体領域 43……第３の半導体領域 44……第４の半導体領域 51……第１の電極 52……第２の電極 54……第４の電極 55……第５の電極 56……第６の電極 61……ｎチャンネル層 62……ｐチャンネル層 71……ｐ型不純物導入領域 72……ｎ型不純物導入領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒井 邦博 神奈川県厚木市森の里若宮３番１号 日本 電信電話株式会社厚木電気通信研究所内 (72)発明者 平野 真 神奈川県厚木市森の里若宮３番１号 日本 電信電話株式会社厚木電気通信研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半絶縁性半導体基板上に、第１の半導体で
   なり、且つ十分低い不純物濃度を有する第１の半導体層
   と、該第１の半導体層上に形成され、且つ上記第１の半
   導体に比し小さな電子親和力を有し且つ上記第１の半導
   体に比し大なる電子親和力とバンドギャップとの和を有
   する第２の半導体でなり、且つ十分低い不純物濃度を有
   する第２の半導体層とを有する半導体積層体が形成さ
   れ、 上記半導体積層体上に、上記第１の半導体層の第１の半
   導体と同じまたは上記第１の半導体に比し大なる電子親
   和力を有する第４の半導体でなり、且つ上記第１及び第
   ２の半導体層に比し高いｎ型不純物濃度を有する第４の
   半導体層を有する第１のストライプ状体が、局部的に、
   形成され、 上記半導体積層体内に、上記第１のストライプ状体を幅
   方向に挟んだ両位置において、上記第１及び第２の半導
   体層に比し高いｎ型不純物濃度を有する第１及び第２の
   半導体領域が、上記第２の半導体層の表面側から、少く
   とも上記第１の半導体層内に達する深さに、局部的に、
   形成され、 上記半導体積層体上に、上記第１の半導体層の第１の半
   導体と同じまたは上記第１の半導体に比し大なる電子親
   和力を有する第５の半導体でなり且つ上記第１及び第２
   の半導体層に比し高いｐ型不純物濃度を有する第５の半
   導体層、または金属でなる第６の電極を有する第２のス
   トライプ状体が、局部的に、形成され、 上記半導体積層体内に、上記第２のストライプ状体を幅
   方向に挟んだ両位置において、上記第１及び第２の半導
   体層に比し高いｐ型不純物濃度を有する第３及び第４の
   半導体領域が、上記第２の半導体層の表面側から、少く
   とも上記第１の半導体層内に達する深さに、局部的に、
   形成され、 よって、上記第１及び第２の半導体領域をそれぞれソー
   ス領域及びドレイン領域とし、上記半導体積層体の上記
   第１の半導体層の上記第１及び第２の半導体領域間の領
   域をｎチャンネル形成用層とし、上記第１のストライプ
   状体をゲート部としているｎチャンネル電界効果型トラ
   ンジスタが構成され、且つ上記第３及び第４の半導体領
   域をそれぞれソース領域及びドレイン領域とし、上記半
   導体積層体の上記第１の半導体層の上記第３及び第４の
   半導体領域間の領域をｐチャンネル形成用層とし、上記
   第２のストライプ状体をゲート部としているｐチャンネ
   ル電界効果型トランジスタが構成されている電界効果型
   半導体装置において、 上記半導体積層体の第１の半導体層内に、少なくとも上
   記第１及び第２の半導体領域間の領域において、低いｐ
   型不純物濃度を有するｐ型不純物導入領域がｐ型不純物
   の導入によって形成されているか、または上記第１の半
   導体層内に、少なくとも上記第３及び第４の半導体領域
   間の領域において、低いｎ型不純物濃度を有するｎ型不
   純物導入領域がｎ型不純物の導入によって形成され、も
   しくは上記第１の半導体層内に、少なくとも上記第１及
   び第２の半導体領域間の領域において、上記ｐ型不純物
   導入領域が形成され且つ上記第１の半導体層内に、少な
   くとも上記第３及び第４の半導体領域間の領域におい
   て、ｎ型不純物導入領域が形成されていることを特徴と
   する電界効果型半導体装置。
2. 【請求項２】半絶縁性半導体基板上に、第１の半導体で
   なり、且つ十分低い不純物濃度を有する第１の半導体層
   と、該第１の半導体層上に形成され、且つ上記第１の半
   導体に比し小さな電子親和力を有し且つ上記第１の半導
   体に比し大なる電子親和力とバンドギャップとの和を有
   する第２の半導体でなり、且つ十分低い不純物濃度を有
   する第２の半導体層とを有する半導体積層体が形成さ
   れ、 上記半導体積層体上に、上記第１の半導体層の第１の半
   導体と同じまたは上記第１の半導体に比し大なる電子親
   和力を有する第４の半導体でなり、且つ上記第１及び第
   ２の半導体層に比し高いｎ型不純物濃度を有する第４の
   半導体層を有する第１のストライプ状体が、局部的に、
   形成され、 上記半導体積層体内に、上記第１のストライプ状体を幅
   方向に挟んだ両位置において、上記第１及び第２の半導
   体層に比し高いｎ型不純物濃度を有する第１及び第２の
   半導体領域が、上記第２の半導体層の表面側から、少く
   とも上記第１の半導体層内に達する深さに、局部的に、
   形成され、 上記半導体積層体上に、上記第１の半導体層の第１の半
   導体と同じまたは上記第１の半導体に比し大なる電子親
   和力を有する第５の半導体でなり且つ上記第１及び第２
   の半導体層に比し高いｐ型不純物濃度を有する第５の半
   導体層、または金属でなる第６の電極を有する第２のス
   トライプ状体が、局部的に、形成され、 上記半導体積層体内に、上記第２のストライプ状体を幅
   方向に挟んだ両位置において、上記第１及び第２の半導
   体層に比し高いｐ型不純物濃度を有する第３及び第４の
   半導体領域が、上記第２の半導体層の表面側から、少く
   とも上記第１の半導体層内に達する深さに、局部的に、
   形成され、 よって、上記第１及び第２の半導体領域をそれぞれソー
   ス領域及びドレイン領域とし、上記半導体積層体の上記
   第１の半導体層の上記第１及び第２の半導体領域間の領
   域をｎチャンネル形成用層とし、上記第１のストライプ
   状体をゲート部としているｎチャンネル電界効果型トラ
   ンジスタが構成され、且つ上記第３及び第４の半導体領
   域をそれぞれソース領域及びドレイン領域とし、上記半
   導体積層体の上記第１の半導体層の上記第３及び第４の
   半導体領域間の領域をｐチャンネル形成用層とし、上記
   第２のストライプ状体をゲート部としているｐチャンネ
   ル電界効果型トランジスタが構成されている電界効果型
   半導体装置において、 上記半導体積層体の第１の半導体層が、ｎ型不純物の導
   入によって形成された低いｎ型不純物濃度を有するｎ型
   不純物導入層またはｐ型不純物の導入によって形成され
   た低いｐ型不純物濃度を有するｐ型不純物導入層でな
   り、 上記半導体積層体の第１の半導体層内に、少なくとも上
   記第１及び第２の半導体領域間の領域において、低いｐ
   型不純物濃度を有するｐ型不純物導入領域がｐ型不純物
   の導入によって形成されているか、または上記第１の半
   導体層内に、少なくとも上記第３及び第４の半導体領域
   間の領域において、低いｎ型不純物濃度を有するｎ型不
   純物導入領域がｎ型不純物の導入によって形成され、も
   しくは上記第１の半導体層内に、少なくとも上記第１及
   び第２の半導体領域間の領域において、上記ｐ型不純物
   導入領域が形成され且つ上記第１の半導体層内に、少な
   くとも上記第３及び第４の半導体領域間の領域におい
   て、ｎ型不純物導入領域が形成されていることを特徴と
   する電界効果型半導体装置。
3. 【請求項３】半絶縁性半導体基板上に、第１の半導体で
   なり、且つ十分低い不純物濃度を有する第１の半導体層
   と、該第１の半導体層上に形成され、且つ上記第１の半
   導体に比し小さな電子親和力を有し且つ上記第１の半導
   体に比し大なる電子親和力とバンドギャップとの和を有
   する第２の半導体でなり、且つ十分低い不純物濃度を有
   する第２の半導体層と、該第２の半導体層上に形成さ
   れ、且つ上記第１の半導体層の第１の半導体と同じ電子
   親和力を有する第３の半導体でなり、且つ十分低い不純
   物濃度を有する第３の半導体層とを有する半導体積層体
   が形成され、 上記半導体積層体上に、上記第１の半導体層の第１の半
   導体と同じまたは上記第１の半導体に比し大なる電子親
   和力を有する第４の半導体でなり、且つ上記第１及び第
   ２の半導体層に比し高いｎ型不純物濃度を有する第４の
   半導体層を有する第１のストライプ状体が、局部的に、
   形成され、 上記半導体積層体内に、上記第１のストライプ状体を幅
   方向に挟んだ両位置において、上記第１及び第２の半導
   体層に比し高いｎ型不純物濃度を有する第１及び第２の
   半導体領域が、上記第２の半導体層の表面側から、少く
   とも上記第１の半導体層内に達する深さに、局部的に、
   形成され、 上記半導体積層体上に、上記第１の半導体層の第１の半
   導体と同じまたは上記第１の半導体に比し大なる電子親
   和力を有する第５の半導体でなり且つ上記第１及び第２
   の半導体層に比し高いｐ型不純物濃度を有する第５の半
   導体層、または金属でなる第６の電極を有する第２のス
   トライプ状体が、局部的に、形成され、 上記半導体積層体内に、上記第２のストライプ状体を幅
   方向に挟んだ両位置において、上記第１及び第２の半導
   体層に比し高いｐ型不純物濃度を有する第３及び第４の
   半導体領域が、上記第２の半導体層の表面側から、少く
   とも上記第１の半導体層内に達する深さに、局部的に、
   形成され、 よって、上記第１及び第２の半導体領域をそれぞれソー
   ス領域及びドレイン領域とし、上記半導体積層体の上記
   第１の半導体層の上記第１及び第２の半導体領域間の領
   域をｎチャンネル形成用層とし、上記第１のストライプ
   状体をゲート部としているｎチャンネル電界効果型トラ
   ンジスタが構成され、且つ上記第３及び第４の半導体領
   域をそれぞれソース領域及びドレイン領域とし、上記半
   導体積層体の上記第１の半導体層の上記第３及び第４の
   半導体領域間の領域をｐチャンネル形成用層とし、上記
   第２のストライプ状体をゲート部としているｐチャンネ
   ル電界効果型トランジスタが構成されている電界効果型
   半導体装置において、 上記半導体積層体の第１の半導体層内に、少なくとも上
   記第１及び第２の半導体領域間の領域において、低いｐ
   型不純物濃度を有するｐ型不純物導入領域がｐ型不純物
   の導入によって形成されているか、または上記第１の半
   導体層内に、少なくとも上記第３及び第４の半導体領域
   間の領域において、低いｎ型不純物濃度を有するｎ型不
   純物導入領域がｎ型不純物の導入によって形成され、も
   しくは上記第１の半導体層内に、少なくとも上記第１及
   び第２の半導体領域間の領域において、上記ｐ型不純物
   導入領域が形成され且つ上記第１の半導体層内に、少な
   くとも上記第３及び第４の半導体領域間の領域におい
   て、ｎ型不純物導入領域が形成されていることを特徴と
   する電界効果型半導体装置。
4. 【請求項４】半絶縁性半導体基板上に、第１の半導体で
   なり、且つ十分低い不純物濃度を有する第１の半導体層
   と、該第１の半導体層上に形成され、且つ上記第１の半
   導体に比し小さな電子親和力を有し且つ上記第１の半導
   体に比し大なる電子親和力とバンドギャップとの和を有
   する第２の半導体でなり、且つ十分低い不純物濃度を有
   する第２の半導体層と該第２の半導体層上に形成され、
   且つ上記第１の半導体層の第１の半導体と同じ電子親和
   力を有する第３の半導体でなり、且つ十分低い不純物濃
   度を有する第３の半導体層とを有する半導体積層体が形
   成され、 上記半導体積層体上に、上記第１の半導体層の第１の半
   導体と同じまたは上記第１の半導体に比し大なる電子親
   和力を有する第４の半導体でなり、且つ上記第１及び第
   ２の半導体層に比し高いｎ型不純物濃度を有する第４の
   半導体層を有する第１のストライプ状体が、局部的に、
   形成され、 上記半導体積層体内に、上記第１のストライプ状体を幅
   方向に挟んだ両位置において、上記第１及び第２の半導
   体層に比し高いｎ型不純物濃度を有する第１及び第２の
   半導体領域が、上記第２の半導体層の表面側から、少く
   とも上記第１の半導体層内に達する深さに、局部的に、
   形成され、 上記半導体積層体上に、上記第１の半導体層の第１の半
   導体と同じまたは上記第１の半導体に比し大なる電子親
   和力を有する第５の半導体でなり且つ上記第１及び第２
   の半導体層に比し高いｐ型不純物濃度を有する第５の半
   導体層または金属でなる第６の電極を有する第２のスト
   ライプ状体が、局部的に、形成され、 上記半導体積層体内に、上記第２のストライプ状体を幅
   方向に挟んだ両位置において、上記第１及び第２の半導
   体層に比し高いｐ型不純物濃度を有する第３及び第４の
   半導体領域が、上記第２の半導体層の表面側から、少く
   とも上記第１の半導体層内に達する深さに、局部的に、
   形成され、 よって、上記第１及び第２の半導体領域をそれぞれソー
   ス領域及びドレイン領域とし、上記半導体積層体の上記
   第１の半導体層の上記第１及び第２の半導体領域間の領
   域をｎチャンネル形成用層とし、上記第１のストライプ
   状体をゲート部としているｎチャンネル電界効果型トラ
   ンジスタが構成され、且つ上記第３及び第４の半導体領
   域をそれぞれソース領域及びドレイン領域とし、上記半
   導体積層体の上記第１の半導体層の上記第３及び第４の
   半導体領域間の領域をｐチャンネル形成用層とし、上記
   第２のストライプ状体をゲート部としているｐチャンネ
   ル電界効果型トランジスタが構成されている電界効果型
   半導体装置において、 上記半導体積層体の第１の半導体層が、ｎ型不純物の導
   入によって形成された低いｎ型不純物濃度を有するｎ型
   不純物導入層またはｐ型不純物の導入によって形成され
   た低いｐ型不純物濃度を有するｐ型不純物導入層でな
   り、 上記半導体積層体の第１の半導体層内に、少なくとも上
   記第１及び第２の半導体領域間の領域において、低いｐ
   型不純物濃度を有するｐ型不純物導入領域がｐ型不純物
   の導入によって形成されているか、または上記第１の半
   導体層内に、少なくとも上記第３及び第４の半導体領域
   間の領域において、低いｎ型不純物濃度を有するｎ型不
   純物導入領域がｎ型不純物の導入によって形成され、も
   しくは上記第１の半導体層内に、少なくとも上記第１及
   び第２の半導体領域間の領域において、上記ｐ型不純物
   導入領域が形成され且つ上記第１の半導体層内に、少な
   くとも上記第３及び第４の半導体領域間の領域におい
   て、ｎ型不純物導入領域が形成されていることを特徴と
   する電界効果型半導体装置。