JPH0832051A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH0832051A JPH0832051A JP6185478A JP18547894A JPH0832051A JP H0832051 A JPH0832051 A JP H0832051A JP 6185478 A JP6185478 A JP 6185478A JP 18547894 A JP18547894 A JP 18547894A JP H0832051 A JPH0832051 A JP H0832051A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- carrier
- doped
- supply layer
- hjfet
- Prior art date
- 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
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 平行伝導によるデバイス特性の劣化を防止
し、ＤＸセンタによるデバイス不安定動作を抑制したＨ
ＪＦＥＴを提供すること。 【構成】 高純度のノンドープキャリア走行層３と高濃
度不純物含有キャリア供給層５'との間にノンドープス
ペーサ層４'を設ける。スペーサ層４'のキャリアに対す
る障壁高さをキャリア供給層５'のキャリアに対する障
壁高さより大きくする。
し、ＤＸセンタによるデバイス不安定動作を抑制したＨ
ＪＦＥＴを提供すること。 【構成】 高純度のノンドープキャリア走行層３と高濃
度不純物含有キャリア供給層５'との間にノンドープス
ペーサ層４'を設ける。スペーサ層４'のキャリアに対す
る障壁高さをキャリア供給層５'のキャリアに対する障
壁高さより大きくする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置、特に、ヘテ
ロ接合電界効果トランジスタ（ＨＪＦＥＴ）に関する。
ロ接合電界効果トランジスタ（ＨＪＦＥＴ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】高速、低雑等の利点を有するＨＪＦＥＴ
は、超高速集積回路、マイクロ波素子への実用化が図ら
れている。
は、超高速集積回路、マイクロ波素子への実用化が図ら
れている。
【０００３】一般に、ＨＪＦＥＴにおいては、キャリア
が走行する高純度のノンドープキャリア走行層と、この
キャリア走行層にキャリアを供給する高濃度不純物含有
のキャリア供給層とが空間的に分離されている。これに
より、キャリア走行層に形成された２次元キャリアガス
層のキャリアはキャリア走行層のみを走行するので、キ
ャリア供給層の不純物散乱の影響を小さくでき、従っ
て、上述の高速、低雑音等の利点を有することになる。
が走行する高純度のノンドープキャリア走行層と、この
キャリア走行層にキャリアを供給する高濃度不純物含有
のキャリア供給層とが空間的に分離されている。これに
より、キャリア走行層に形成された２次元キャリアガス
層のキャリアはキャリア走行層のみを走行するので、キ
ャリア供給層の不純物散乱の影響を小さくでき、従っ
て、上述の高速、低雑音等の利点を有することになる。
【０００４】しかしながら、現実的には、２次元キャリ
アガス層は、キャリアの走行方向と垂直な方向にある程
度の広がりを有し、この結果、キャリア供給層の不純物
散乱の影響を完全には除去できない。このため、キャリ
ア走行層に接するキャリア供給層を数１０Å程度アンド
ープしてスペーサ層を形成したものがある（たとえば、
特開昭６２−２４５６８１号公報）。
アガス層は、キャリアの走行方向と垂直な方向にある程
度の広がりを有し、この結果、キャリア供給層の不純物
散乱の影響を完全には除去できない。このため、キャリ
ア走行層に接するキャリア供給層を数１０Å程度アンド
ープしてスペーサ層を形成したものがある（たとえば、
特開昭６２−２４５６８１号公報）。
【０００５】従来のＨＪＦＥＴを図５を参照して説明す
る。半絶縁性ＧａＡｓ基板１上に、分子線エピタキシ
（ＭＢＥ）法により、ノンドープＡｌzＧａ1-zＡｓ（Ｚ
＝０．３）バッファ層２、ノンドープＧａＡｓ電子走行
層３、ノンドープＡｌyＧａ1-yＡｓ（ｙ＝０．３）スペ
ーサ層４、ＳｉドープＮ+型ＡｌZＧａ1-ZＡｓ（ｚ＝
０．３）電子供給層５、ＳｉドープＮ+型ＧａＡｓキャ
ップ層６を成長させた後に、真空蒸着もしくはスパッタ
リングによりソース電極７Ｓ、ゲート電極７Ｇ、ドレイ
ン電極７Ｄを形成する。すなわち、スペーサ層４及び電
子供給層５におけるＡｌ混晶比はｙ＝ｚ（＝０．３）と
同一であった。図５のＨＪＦＥＴのエネルギーバンド図
である図６を参照すると、２次元電子ガス層Ｘが広がっ
て電子が電子供給層３にしみ出しても、電子供給層３の
不純物散乱は比較的小さく、従って、デバイス特性の老
化を防止できる。
る。半絶縁性ＧａＡｓ基板１上に、分子線エピタキシ
（ＭＢＥ）法により、ノンドープＡｌzＧａ1-zＡｓ（Ｚ
＝０．３）バッファ層２、ノンドープＧａＡｓ電子走行
層３、ノンドープＡｌyＧａ1-yＡｓ（ｙ＝０．３）スペ
ーサ層４、ＳｉドープＮ+型ＡｌZＧａ1-ZＡｓ（ｚ＝
０．３）電子供給層５、ＳｉドープＮ+型ＧａＡｓキャ
ップ層６を成長させた後に、真空蒸着もしくはスパッタ
リングによりソース電極７Ｓ、ゲート電極７Ｇ、ドレイ
ン電極７Ｄを形成する。すなわち、スペーサ層４及び電
子供給層５におけるＡｌ混晶比はｙ＝ｚ（＝０．３）と
同一であった。図５のＨＪＦＥＴのエネルギーバンド図
である図６を参照すると、２次元電子ガス層Ｘが広がっ
て電子が電子供給層３にしみ出しても、電子供給層３の
不純物散乱は比較的小さく、従って、デバイス特性の老
化を防止できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５の
ＨＪＦＥＴにおいて、ゲート電極７Ｇに正のバイアス電
圧を印加していくと、矢印Ｙに示すごとく、電子が電子
走行層３から高濃度不純物含有の電子供給層５内に注入
されて平行伝導が発生し、この結果、相互インダクタン
スの上づまり、実効移動度の低下等を招き、従って、デ
バイス特性の劣化を招くという課題がある。他方、電子
走行層３と電子供給層５とのヘテロ接合面のバンド不連
続量ΔＥｃを大きくすれば、２次元電子ガス層Ｘの電子
密度を大きくできると共に、平行伝導が開始するしきい
値も大きくできるので、デバイス性能向上には有利であ
る。しかし、このために、電子供給層５（つまり、スペ
ーサ層４）のＡｌ混晶比を大きくすると、ＤＸセンタと
呼ばれる深い不純物準位が電子供給層５内に形成され、
この結果、この不純物準位が電子を充放電することにな
り、相互コンダクタンスの周波数分散、ゲートラグ等の
デバイス不安定動作を引き起こすという課題がある。従
って、電子供給層５（スペーサ層４）のＡｌ混晶比を実
際には大きくできない。
ＨＪＦＥＴにおいて、ゲート電極７Ｇに正のバイアス電
圧を印加していくと、矢印Ｙに示すごとく、電子が電子
走行層３から高濃度不純物含有の電子供給層５内に注入
されて平行伝導が発生し、この結果、相互インダクタン
スの上づまり、実効移動度の低下等を招き、従って、デ
バイス特性の劣化を招くという課題がある。他方、電子
走行層３と電子供給層５とのヘテロ接合面のバンド不連
続量ΔＥｃを大きくすれば、２次元電子ガス層Ｘの電子
密度を大きくできると共に、平行伝導が開始するしきい
値も大きくできるので、デバイス性能向上には有利であ
る。しかし、このために、電子供給層５（つまり、スペ
ーサ層４）のＡｌ混晶比を大きくすると、ＤＸセンタと
呼ばれる深い不純物準位が電子供給層５内に形成され、
この結果、この不純物準位が電子を充放電することにな
り、相互コンダクタンスの周波数分散、ゲートラグ等の
デバイス不安定動作を引き起こすという課題がある。従
って、電子供給層５（スペーサ層４）のＡｌ混晶比を実
際には大きくできない。
【０００７】従って、本発明の目的は、平行伝導による
デバイス特性の劣化を防止したＨＪＦＥＴを提供するこ
とにある。他の目的は、ＤＸセンタによるデバイス不安
定動作を抑制したＨＪＦＥＴを提供することにある。
デバイス特性の劣化を防止したＨＪＦＥＴを提供するこ
とにある。他の目的は、ＤＸセンタによるデバイス不安
定動作を抑制したＨＪＦＥＴを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明は、キャリアが走行する高純度のノンドープ
のキャリア走行層と、このキャリア走行層にキャリアを
供給する高濃度不純物含有キャリア供給層と、このキャ
リア供給層とキャリア走行層との間に設けられたノンド
ープスペーサ層とを具備し、スペーサ層のキャリアに対
する障壁高さをキャリア供給層のキャリアに対する障壁
高さより大きくしたものである。
めに本発明は、キャリアが走行する高純度のノンドープ
のキャリア走行層と、このキャリア走行層にキャリアを
供給する高濃度不純物含有キャリア供給層と、このキャ
リア供給層とキャリア走行層との間に設けられたノンド
ープスペーサ層とを具備し、スペーサ層のキャリアに対
する障壁高さをキャリア供給層のキャリアに対する障壁
高さより大きくしたものである。
【０００９】
【作用】上述の手段によれば、正のバイアスをゲート電
極に印加しても、スペーサ層からキャリア（電子）供給
層へ注入されるキャリア（電子）は少なくなり、従っ
て、平行伝導の発生は抑制される。また、キャリア供給
層内にはＤＸセンタは発生しない。
極に印加しても、スペーサ層からキャリア（電子）供給
層へ注入されるキャリア（電子）は少なくなり、従っ
て、平行伝導の発生は抑制される。また、キャリア供給
層内にはＤＸセンタは発生しない。
【００１０】
【実施例】図１は本発明に係わるＨＪＦＥＴの一実施例
を示す断面図である。図１においては、図５のノンドー
プＡｌyＧａ1-yＡｓ（ｙ＝０．３）スペーサ層４及びＮ
+型ＡｌZＧａ1-ZＡｓ（ｚ＝０．３）電子供給層５のＡ
ｌ混晶比ｙ，ｚを異ならせ、かつｙ＞ｚとする。たとえ
ば、スペーサ層４'は膜厚約２ｎｍのノンドープＡｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓ層とし、電子供給層５'は膜厚約６５ｎｍ、
不純物濃度約２×１０18／cm3 のＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｌ層
とする。なお、図１において、バッファ層２は膜厚約２
００ｎｍのノンドツプＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層、電子走行
層３は膜厚約１５ｎｍのノンドープＧａＡｓ層、キャッ
プ層６は膜厚約８０ｎｍ、不純物濃度約３×１０10／cm
3 のＮ+型ＧａＡｓ層である。
を示す断面図である。図１においては、図５のノンドー
プＡｌyＧａ1-yＡｓ（ｙ＝０．３）スペーサ層４及びＮ
+型ＡｌZＧａ1-ZＡｓ（ｚ＝０．３）電子供給層５のＡ
ｌ混晶比ｙ，ｚを異ならせ、かつｙ＞ｚとする。たとえ
ば、スペーサ層４'は膜厚約２ｎｍのノンドープＡｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓ層とし、電子供給層５'は膜厚約６５ｎｍ、
不純物濃度約２×１０18／cm3 のＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｌ層
とする。なお、図１において、バッファ層２は膜厚約２
００ｎｍのノンドツプＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層、電子走行
層３は膜厚約１５ｎｍのノンドープＧａＡｓ層、キャッ
プ層６は膜厚約８０ｎｍ、不純物濃度約３×１０10／cm
3 のＮ+型ＧａＡｓ層である。
【００１１】図１のＨＪＦＥＴのエネルギーバンド図で
ある図２を参照すると、スペーサ層４'のバンドギャッ
プが広いので、矢印Ｚに示す電子走行層３からスペーサ
層４'を介して電子供給層５'へ注入される電子は減少す
る。この結果、平行伝導は発生しにくく、従って、相互
インダクタンスの上づまり、実効移動度の低下等のデバ
イス特性の劣化はない。つまり、ＨＪＦＥＴ中の実効電
子移動度のゲート電圧依存性を示す図３を参照すると、
本発明により電子供給層５，５'への電子の広がり、つ
まり、電子の注入量が小さくなった分、より広いゲート
電圧領域で電子移動度が高く保持されていることが分か
る。これにより、ＨＪＦＥＴの高速性が保証される。
ある図２を参照すると、スペーサ層４'のバンドギャッ
プが広いので、矢印Ｚに示す電子走行層３からスペーサ
層４'を介して電子供給層５'へ注入される電子は減少す
る。この結果、平行伝導は発生しにくく、従って、相互
インダクタンスの上づまり、実効移動度の低下等のデバ
イス特性の劣化はない。つまり、ＨＪＦＥＴ中の実効電
子移動度のゲート電圧依存性を示す図３を参照すると、
本発明により電子供給層５，５'への電子の広がり、つ
まり、電子の注入量が小さくなった分、より広いゲート
電圧領域で電子移動度が高く保持されていることが分か
る。これにより、ＨＪＦＥＴの高速性が保証される。
【００１２】また、スペーサ層４'のＡｌ混晶比は大き
くなるも、電子供給層５'のＡｌ混晶比は小さくしてい
るので、電子供給層５'内にはＤＸセンタは形成され
ず、従って、相互コンダクタンスの周波数分散、ゲート
ラグ等のデバイス不安定動作はない。つまり、ＨＪＦＥ
Ｔの相互コンダクタンスの周波数依存性を示す図４を参
照すると、本発明により周波数分散が小さく抑えられて
いることが分かる。
くなるも、電子供給層５'のＡｌ混晶比は小さくしてい
るので、電子供給層５'内にはＤＸセンタは形成され
ず、従って、相互コンダクタンスの周波数分散、ゲート
ラグ等のデバイス不安定動作はない。つまり、ＨＪＦＥ
Ｔの相互コンダクタンスの周波数依存性を示す図４を参
照すると、本発明により周波数分散が小さく抑えられて
いることが分かる。
【００１３】なお、上述の実施例においては、ソース電
極７Ｓ、ドレイン電極７Ｄはたとえば金ゲルマニウム／
ニッケル／金を用い、ゲート電極７Ｇはタングステンシ
リサイドを用いることができる。また、上述の実施例で
は、ＮチャネルＨＪＦＥＴを示しているが、本発明はＰ
チャネルＨＪＦＥＴにも適用し得る。さらに、上述の実
施例では、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系ＨＪＦＥＴを示し
ているが、本発明はＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ歪層系
ＨＪＦＥＴ，ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＪＦＥＴ
にも適用できる。
極７Ｓ、ドレイン電極７Ｄはたとえば金ゲルマニウム／
ニッケル／金を用い、ゲート電極７Ｇはタングステンシ
リサイドを用いることができる。また、上述の実施例で
は、ＮチャネルＨＪＦＥＴを示しているが、本発明はＰ
チャネルＨＪＦＥＴにも適用し得る。さらに、上述の実
施例では、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系ＨＪＦＥＴを示し
ているが、本発明はＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ歪層系
ＨＪＦＥＴ，ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＪＦＥＴ
にも適用できる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、平
行伝導によるデバイス特性の劣化を防止できると共に、
ＤＸセンタによるデバイス不安定動作を抑制できる。
行伝導によるデバイス特性の劣化を防止できると共に、
ＤＸセンタによるデバイス不安定動作を抑制できる。
【図１】本発明に係わる半導体装置の一実施例を示す断
面図である。
面図である。
【図２】図１の半導体装置のエネルギーバンド図であ
る。
る。
【図３】本発明の効果を示すグラフである。
【図４】本発明の効果を示すグラフである。
【図５】従来の半導体装置を示す断面図である。
【図６】図５の半導体装置のエネルギーバンド図であ
る。
る。
１…半絶縁性ＧａＡｓ基板 ２…ノンドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓバッファ層 ３…ノンドープＧａＡｓ電子走行層 ４…ノンドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓスペーサ層 ４'…ノンドープＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓスペーサ層 ５…Ｎ+型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ電子供給層 ５'…Ｎ+型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ電子供給層 ６…Ｎ+型ＧａＡｓキャップ層 ７Ｓ…ソース電極 ７Ｇ…ゲート電極 ７Ｄ…ドレイン電極 Ｘ…２次元電子ガス層
Claims (2)
- 【請求項１】 キャリアが走行する高純度のノンドープ
のキャリア走行層（３）と、 該キャリア走行層にキャリアを供給する高濃度不純物含
有キャリア供給層（５') と、 該キャリア供給層と前記キャリア走行層との間に設けら
れたノンドープスペーサ層（４'）とを具備し、前記ス
ペーサ層のキャリアに対する障壁高さを前記キャリア供
給層のキャリアに対する障壁高さより大きい半導体装
置。 - 【請求項２】 キャリアが走行する高純度のノンドープ
ＧａＡｓキャリア走行層（３）と、 該キャリア走行層にキャリアを供給する高濃度不純物含
有ＡｌzＧａ1-zＡｓキャリア供給層（５'）と、 該キャリア供給層と前記キャリア走行層との間に設けら
れたノンドープＡｌyＧａ1-yＡｓスペーサ層（４'）と
を具備し、該ノンドープＡｌyＧａ1-yＡｓスペーサ層の
Ａｌ混晶比ｙを前記ＡｌyＧａ1-yＡｓキャリア供給層の
Ａｌ混晶比ｚより大きくした半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6185478A JPH0832051A (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6185478A JPH0832051A (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0832051A true JPH0832051A (ja) | 1996-02-02 |
Family
ID=16171473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6185478A Pending JPH0832051A (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0832051A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62219967A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-09-28 | Sony Corp | 半導体装置 |
| JPS6420669A (en) * | 1987-07-16 | 1989-01-24 | Fujitsu Ltd | Field-effect semiconductor device |
| JPS6473773A (en) * | 1987-09-16 | 1989-03-20 | Fujitsu Ltd | High electron mobility transistor |
| JPH01183164A (ja) * | 1988-01-18 | 1989-07-20 | Fujitsu Ltd | 高電子移動度電界効果型トランジスタ |
-
1994
- 1994-07-14 JP JP6185478A patent/JPH0832051A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62219967A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-09-28 | Sony Corp | 半導体装置 |
| JPS6420669A (en) * | 1987-07-16 | 1989-01-24 | Fujitsu Ltd | Field-effect semiconductor device |
| JPS6473773A (en) * | 1987-09-16 | 1989-03-20 | Fujitsu Ltd | High electron mobility transistor |
| JPH01183164A (ja) * | 1988-01-18 | 1989-07-20 | Fujitsu Ltd | 高電子移動度電界効果型トランジスタ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6121153A (en) | Semiconductor device having a regrowth crystal region | |
| US5081511A (en) | Heterojunction field effect transistor with monolayers in channel region | |
| US5023674A (en) | Field effect transistor | |
| US10453926B2 (en) | Nitride-based semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| EP0051271B1 (en) | Heterojunction semiconductor device | |
| JPH06236898A (ja) | 電界効果トランジスタ | |
| JP3259106B2 (ja) | 高電子移動度電界効果半導体装置 | |
| US5351128A (en) | Semiconductor device having reduced contact resistance between a channel or base layer and a contact layer | |
| JP2804041B2 (ja) | 電界効果型トランジスタ | |
| US6049097A (en) | Reliable HEMT with small parasitic resistance | |
| JP3447438B2 (ja) | 電界効果トランジスタ | |
| JPS63278277A (ja) | 化合物半導体装置 | |
| KR100286093B1 (ko) | 화합물반도체장치 | |
| JP2994863B2 (ja) | ヘテロ接合半導体装置 | |
| JPH11214676A (ja) | 半導体装置 | |
| JP3054216B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP2687664B2 (ja) | 電界効果トランジスタ | |
| JP3304343B2 (ja) | 電界効果トランジスタ | |
| JPH05102190A (ja) | 化合物半導体ヘテロ接合ゲート電界効果トランジスタ | |
| JP2658898B2 (ja) | 電界効果トランジスタ | |
| JP2728765B2 (ja) | 化合物半導体電界効果トランジスタ | |
| JP2541280B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPH06302625A (ja) | 電界効果トランジスタおよびその製造方法 | |
| JP3122473B2 (ja) | 電界効果トランジスタ | |
| JPH0797636B2 (ja) | ヘテロ接合電界効果トランジスタ |