JPH09246528A - インジウム・リン系高電子移動度トランジスタ - Google Patents
インジウム・リン系高電子移動度トランジスタInfo
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- JPH09246528A JPH09246528A JP5206996A JP5206996A JPH09246528A JP H09246528 A JPH09246528 A JP H09246528A JP 5206996 A JP5206996 A JP 5206996A JP 5206996 A JP5206996 A JP 5206996A JP H09246528 A JPH09246528 A JP H09246528A
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Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】従来のＩｎＰ系ＨＥＭＴはゲート耐圧が低く、
この点を原因とした実用上の制約があった。 【解決手段】ｎ型ＩｎＡＩＡｓをキャリア供給層５と
し、ＩｎＧａＡｓをチャネル層３とするＩｎＰ系ＨＥＭ
Ｔにおいて、キャリア供給層５の中に、キャリア供給層
構成材よりも禁制帯幅の狭い材料から構成されたキャリ
ア流入トラップ層５ｃを設ける。このキャリア流入トラ
ップ層５ｃは、ＩｎＡｌＧａＡｓまたはＩｎＡｌＡｓに
よって構成される。具体的には、例えば、キャリア供給
層５がｎ−Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓにより構成される場合
には、ｎ−Ｉｎ0.52（Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 ）0.48Ａｓある
いはｎ−Ｉｎ0.72Ａｌ0.28Ａｓによってキャリア流入ト
ラップ層５ｃを構成し、これによりキャリア流入トラッ
プ層５ｃにおける禁制帯幅をキャリア供給層５の上下層
５ａ、５ｂよりも狭く設定する。この複合構造の結果、
ゲート耐圧悪化の一要因とされる半導体中からゲート電
極に対しての正孔の流入が阻止され、ゲート耐圧が改善
される。
この点を原因とした実用上の制約があった。 【解決手段】ｎ型ＩｎＡＩＡｓをキャリア供給層５と
し、ＩｎＧａＡｓをチャネル層３とするＩｎＰ系ＨＥＭ
Ｔにおいて、キャリア供給層５の中に、キャリア供給層
構成材よりも禁制帯幅の狭い材料から構成されたキャリ
ア流入トラップ層５ｃを設ける。このキャリア流入トラ
ップ層５ｃは、ＩｎＡｌＧａＡｓまたはＩｎＡｌＡｓに
よって構成される。具体的には、例えば、キャリア供給
層５がｎ−Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓにより構成される場合
には、ｎ−Ｉｎ0.52（Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 ）0.48Ａｓある
いはｎ−Ｉｎ0.72Ａｌ0.28Ａｓによってキャリア流入ト
ラップ層５ｃを構成し、これによりキャリア流入トラッ
プ層５ｃにおける禁制帯幅をキャリア供給層５の上下層
５ａ、５ｂよりも狭く設定する。この複合構造の結果、
ゲート耐圧悪化の一要因とされる半導体中からゲート電
極に対しての正孔の流入が阻止され、ゲート耐圧が改善
される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高電子移動度トラ
ンジスタ（ＨＥＭＴ）に関し、特に、インジウム・リン
（ＩｎＰ）系ＨＥＭＴに関する。
ンジスタ（ＨＥＭＴ）に関し、特に、インジウム・リン
（ＩｎＰ）系ＨＥＭＴに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＩｎＰ系ＨＥＭＴとして、例え
ば、特開平６−１４０４３５号公報に示されるものがあ
る。
ば、特開平６−１４０４３５号公報に示されるものがあ
る。
【０００３】図５はこのＩｎＰ系ＨＥＭＴを示し、半絶
縁性のＩｎＰ基板１の上に、インジウム・アルミニウム
・砒素（ＩｎＡＩＡｓ）から成るバッファ層２と、イン
ジウム・ガリウム・砒素（ＩｎＧａＡｓ）から成るチャ
ネル層３と、ＩｎＡＩＡｓから成るスペーサ層４と、Ｉ
ｎＡＩＡｓから成るキャリア供給層５とを順次形成して
構成されているもので、一般にキャリア供給層５として
は、ＩｎＡｓ組成比５２％のｎ型ＩｎＡＩＡｓが、そし
てチャネル層３としては、ＩｎＡｓ組成比５３％のｕｎ
型ＩｎＧａＡｓが使用される。
縁性のＩｎＰ基板１の上に、インジウム・アルミニウム
・砒素（ＩｎＡＩＡｓ）から成るバッファ層２と、イン
ジウム・ガリウム・砒素（ＩｎＧａＡｓ）から成るチャ
ネル層３と、ＩｎＡＩＡｓから成るスペーサ層４と、Ｉ
ｎＡＩＡｓから成るキャリア供給層５とを順次形成して
構成されているもので、一般にキャリア供給層５として
は、ＩｎＡｓ組成比５２％のｎ型ＩｎＡＩＡｓが、そし
てチャネル層３としては、ＩｎＡｓ組成比５３％のｕｎ
型ＩｎＧａＡｓが使用される。
【０００４】このＨＥＭＴは、高い電子移動度と少ない
電子散乱性などの特質により、優れたトランジスタとし
て知られている。
電子散乱性などの特質により、優れたトランジスタとし
て知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のこのＨ
ＥＭＴによると、その優れた電子特性の反面、ゲート耐
圧が低いという性能上の問題を有している。
ＥＭＴによると、その優れた電子特性の反面、ゲート耐
圧が低いという性能上の問題を有している。
【０００６】従って、本発明の目的は、ゲート耐圧が改
良された、実用性に富むＩｎＰ系ＨＥＭＴを提供するこ
とにある。
良された、実用性に富むＩｎＰ系ＨＥＭＴを提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、ｎ型ＩｎＡＩＡｓをキャリア供給層とし、
ＩｎＧａＡｓをチャネル層とするＨＥＭＴにおいて、前
記キャリア供給層の中に、当該キャリア供給層を構成す
るＩｎＡｌＡｓよりも禁制帯幅の狭いＩｎＡｌＧａＡｓ
またはＩｎＡＩＡｓから構成されるキャリア流入トラッ
プ層を設けたことを特徴とするＩｎＰ系ＨＥＭＴを提供
するものである。
成するため、ｎ型ＩｎＡＩＡｓをキャリア供給層とし、
ＩｎＧａＡｓをチャネル層とするＨＥＭＴにおいて、前
記キャリア供給層の中に、当該キャリア供給層を構成す
るＩｎＡｌＡｓよりも禁制帯幅の狭いＩｎＡｌＧａＡｓ
またはＩｎＡＩＡｓから構成されるキャリア流入トラッ
プ層を設けたことを特徴とするＩｎＰ系ＨＥＭＴを提供
するものである。
【０００８】本発明がキャリア供給層の中に上記したキ
ャリア流入トラップ層を設ける理由は、ＨＥＭＴのゲー
ト耐圧を悪化させる要因のひとつに、半導体からゲート
電極への少数キャリア（この場合は正孔）の流入が挙げ
られることによるもので、この正孔の流入を阻止するた
め、上記特定のキャリア流入トラップ層を設けるもので
ある。
ャリア流入トラップ層を設ける理由は、ＨＥＭＴのゲー
ト耐圧を悪化させる要因のひとつに、半導体からゲート
電極への少数キャリア（この場合は正孔）の流入が挙げ
られることによるもので、この正孔の流入を阻止するた
め、上記特定のキャリア流入トラップ層を設けるもので
ある。
【０００９】キャリア流入トラップ層は、キャリア供給
層を構成するインジウム・アルミニウム・砒素よりも禁
制帯幅を狭くしてキャリア供給層の中に形成する。具体
的にはＩｎＡＩＧａＡｓまたはＩｎＡＩＡｓがキャリア
流入トラップ層形成のための好適な材料として使用され
る。
層を構成するインジウム・アルミニウム・砒素よりも禁
制帯幅を狭くしてキャリア供給層の中に形成する。具体
的にはＩｎＡＩＧａＡｓまたはＩｎＡＩＡｓがキャリア
流入トラップ層形成のための好適な材料として使用され
る。
【００１０】キャリア供給層を構成するＩｎＡＩＡｓ
は、基板のＩｎＰよりも格子定数の小さなＡＩＡｓと、
格子定数の大きなＩｎＡｓとの混晶であり、そして通常
は格子定数がＩｎＰとほゞ一致するＩｎＡｓ組成比５２
％のものが使用されるが、このようなキャリア供給層の
中に、当該キャリア供給層よりも禁制帯幅の狭いキャリ
ア流入トラップ層を形成するため、Ａｌの代わりにＧａ
を混ぜる方法と、ＩｎＡｓ組成比を増す方法とが挙げら
れる。
は、基板のＩｎＰよりも格子定数の小さなＡＩＡｓと、
格子定数の大きなＩｎＡｓとの混晶であり、そして通常
は格子定数がＩｎＰとほゞ一致するＩｎＡｓ組成比５２
％のものが使用されるが、このようなキャリア供給層の
中に、当該キャリア供給層よりも禁制帯幅の狭いキャリ
ア流入トラップ層を形成するため、Ａｌの代わりにＧａ
を混ぜる方法と、ＩｎＡｓ組成比を増す方法とが挙げら
れる。
【００１１】前者の場合には、ＡｌとＧａの原子半径が
近いために、ＩｎＡｓ組成比を同じ水準に維持したまゝ
でＡｌとＧａとを置換しても、格子定数はほとんど変わ
らず、従ってキャリア流入トラップ層中に格子歪みを発
生させずに、禁制帯幅を狭くすることが可能となる。
近いために、ＩｎＡｓ組成比を同じ水準に維持したまゝ
でＡｌとＧａとを置換しても、格子定数はほとんど変わ
らず、従ってキャリア流入トラップ層中に格子歪みを発
生させずに、禁制帯幅を狭くすることが可能となる。
【００１２】これに対して後者の場合には、禁制帯幅を
狭くできる反面、格子定数が大きいためにキャリア流入
トラップ層中に格子歪みが導入されるようになるが、キ
ャリア流入トラップ層の厚さを上記歪みが緩和し始める
臨界膜厚以下（スード・モフィック状態）に設定するこ
とで解決することが可能である。
狭くできる反面、格子定数が大きいためにキャリア流入
トラップ層中に格子歪みが導入されるようになるが、キ
ャリア流入トラップ層の厚さを上記歪みが緩和し始める
臨界膜厚以下（スード・モフィック状態）に設定するこ
とで解決することが可能である。
【００１３】ＩｎＡｌＧａＡｓ膜層をスードモフィック
状態に設定することは、当然の実施形態である。
状態に設定することは、当然の実施形態である。
【００１４】キャリア供給層を構成するＩｎＡＩＡｓと
しては、キャリア供給層内での歪み発生を防止し、成長
条件を有利にする意味から、ＩｎＡｓ組成比５２％のも
のを使用することが望ましいが、本発明においては勿
論、これ以外のＩｎＡｓ組成比の使用を否定するもので
はない。
しては、キャリア供給層内での歪み発生を防止し、成長
条件を有利にする意味から、ＩｎＡｓ組成比５２％のも
のを使用することが望ましいが、本発明においては勿
論、これ以外のＩｎＡｓ組成比の使用を否定するもので
はない。
【００１５】また、本発明を実際に応用する場合、バッ
ファ層としてはＩｎＡｌＡｓが多く使用されるが、Ｂｅ
ドープＩｎ0.52ＡＩ0.48ＡｓやＦｅドープＩｎＰ等を使
用することは考えられる。
ファ層としてはＩｎＡｌＡｓが多く使用されるが、Ｂｅ
ドープＩｎ0.52ＡＩ0.48ＡｓやＦｅドープＩｎＰ等を使
用することは考えられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態におけるＨＥＭＴエピタキシャルウエハの積層構造を
示したもので、１は半絶縁性ＩｎＰ基板、２はＩｎＡｓ
組成比５２％のｕｎ（アンドープ）型ＩｎＡＩＡｓから
成るバッファ層、３はＩｎＡｓ組成比５３％のｕｎ型Ｉ
ｎＧａＡｓから成る厚さ２０ｎｍのチャネル層、４はＩ
ｎＡｓ組成比５２％のｕｎ型ＩｎＡＩＡｓから成る２ｎ
ｍ厚のスペーサ層、５はｎ型ＩｎＡＩＡｓキャリア供給
層である。
態におけるＨＥＭＴエピタキシャルウエハの積層構造を
示したもので、１は半絶縁性ＩｎＰ基板、２はＩｎＡｓ
組成比５２％のｕｎ（アンドープ）型ＩｎＡＩＡｓから
成るバッファ層、３はＩｎＡｓ組成比５３％のｕｎ型Ｉ
ｎＧａＡｓから成る厚さ２０ｎｍのチャネル層、４はＩ
ｎＡｓ組成比５２％のｕｎ型ＩｎＡＩＡｓから成る２ｎ
ｍ厚のスペーサ層、５はｎ型ＩｎＡＩＡｓキャリア供給
層である。
【００１７】キャリア供給層５は３層から成り、ＩｎＡ
ｓ組成比５２％のｎ型ＩｎＡＩＡｓから成るそれぞれ厚
さ５ｎｍと１０ｎｍの上層５ａ、下層５ｂを上下に配
し、更にこれらの間に５ｎｍ厚のキャリア流入トラップ
層５ｃを配して構成されている。
ｓ組成比５２％のｎ型ＩｎＡＩＡｓから成るそれぞれ厚
さ５ｎｍと１０ｎｍの上層５ａ、下層５ｂを上下に配
し、更にこれらの間に５ｎｍ厚のキャリア流入トラップ
層５ｃを配して構成されている。
【００１８】キャリア流入トラップ層５ｃは、キャリア
供給層５の上下層５ａ、５ｂを構成するＩｎＡｌＡｓよ
りも禁制帯幅の狭いＩｎＡｌＧａＡｓから成り、ＩｎＡ
ｓ組成比５２％、ＡｌＧａＡｓ組成比４８％（但し、Ａ
ｌ：Ｇａ＝０．３：０．７）のｎ型ＩｎＡｌＧａＡｓに
よって構成されている。
供給層５の上下層５ａ、５ｂを構成するＩｎＡｌＡｓよ
りも禁制帯幅の狭いＩｎＡｌＧａＡｓから成り、ＩｎＡ
ｓ組成比５２％、ＡｌＧａＡｓ組成比４８％（但し、Ａ
ｌ：Ｇａ＝０．３：０．７）のｎ型ＩｎＡｌＧａＡｓに
よって構成されている。
【００１９】図２は、本発明の第２の実施の形態を示し
たもので、キャリア供給層５ａ、５ｂを構成するＩｎＡ
ｌＡｓ（ＩｎＡｓ組成比５２％）よりも、高ＩｎＡｓ組
成比（ＩｎＡｓ組成比７２％）のｎ型ＩｎＡＩＡｓによ
ってキャリア流入トラップ層５ｃを構成している点で、
図１とは異なる。
たもので、キャリア供給層５ａ、５ｂを構成するＩｎＡ
ｌＡｓ（ＩｎＡｓ組成比５２％）よりも、高ＩｎＡｓ組
成比（ＩｎＡｓ組成比７２％）のｎ型ＩｎＡＩＡｓによ
ってキャリア流入トラップ層５ｃを構成している点で、
図１とは異なる。
【００２０】図３は、これら第１及び第２の実施の形態
との対比のために引用された従来のＩｎＰ系ＨＥＭＴエ
ピタキシャルウエハの積層構造であり、第１及び第２の
実施の形態のようにキャリア供給層５の中にキャリア流
入トラップ層５ｃを介在させていない点を除けば、層１
〜５の構成材も、厚さも、実施例１、２の場合と同じで
ある。
との対比のために引用された従来のＩｎＰ系ＨＥＭＴエ
ピタキシャルウエハの積層構造であり、第１及び第２の
実施の形態のようにキャリア供給層５の中にキャリア流
入トラップ層５ｃを介在させていない点を除けば、層１
〜５の構成材も、厚さも、実施例１、２の場合と同じで
ある。
【００２１】図４は、これらエピタキシャルウエハから
構成した第１及び第２の実施の形態におけるＨＥＭＴデ
バイス断面を示したもので、図中６はｎ型ＩｎＧａＡｓ
により構成されたコンタクト層、７はソース電極、８は
ゲート電極、そして９はドレイン電極を示す。
構成した第１及び第２の実施の形態におけるＨＥＭＴデ
バイス断面を示したもので、図中６はｎ型ＩｎＧａＡｓ
により構成されたコンタクト層、７はソース電極、８は
ゲート電極、そして９はドレイン電極を示す。
【００２２】表１は、実施の形態および従来例を対象に
実施したゲート耐圧試験結果をまとめたものである。
実施したゲート耐圧試験結果をまとめたものである。
【００２３】
【表１】
【００２４】実施の形態および従来例におけるエピタキ
シャル成長は、有機金属気相成長法によって行われ、そ
の場合のキャリアガスとしては水素を使用し、原料とし
てはトリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメ
チルインジウム、アルシン、フォスフィン、ジシランを
使用した。
シャル成長は、有機金属気相成長法によって行われ、そ
の場合のキャリアガスとしては水素を使用し、原料とし
てはトリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメ
チルインジウム、アルシン、フォスフィン、ジシランを
使用した。
【００２５】成長は、成長圧力約０．１気圧、成長温度
６５０℃の条件のもとで行われ、そのときの面方位は
（１００）で最近接〔１１０〕方向に２度傾けたものと
した。
６５０℃の条件のもとで行われ、そのときの面方位は
（１００）で最近接〔１１０〕方向に２度傾けたものと
した。
【００２６】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、表１の特
性対比からも明らかなように、従来のものが低水準のゲ
ート耐圧しか示していないのに対し、格段に高いゲート
耐圧を備えていることが認められるが、このことは本発
明がＩｎＰ系ＨＥＭＴの実用性を高めるうえにおいて、
大きく貢献できることを意味するものである。
性対比からも明らかなように、従来のものが低水準のゲ
ート耐圧しか示していないのに対し、格段に高いゲート
耐圧を備えていることが認められるが、このことは本発
明がＩｎＰ系ＨＥＭＴの実用性を高めるうえにおいて、
大きく貢献できることを意味するものである。
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるＩｎＰ系Ｈ
ＥＭＴエピタキシャルウエハの積層構造図。
ＥＭＴエピタキシャルウエハの積層構造図。
【図２】本発明の第２の実施の形態におけるＩｎＰ系Ｈ
ＥＭＴエピタキシャルウエハの積層構造図。
ＥＭＴエピタキシャルウエハの積層構造図。
【図３】本発明との対比のために引用された従来のＩｎ
Ｐ系ＨＥＭＴにおけるエピタキシャルウエハ積層構造
図。
Ｐ系ＨＥＭＴにおけるエピタキシャルウエハ積層構造
図。
【図４】本発明の実施の形態における積層構造から構成
されたＩｎＰ系ＨＥＭＴデバイス断面図。
されたＩｎＰ系ＨＥＭＴデバイス断面図。
【図５】従来のＩｎＰ系ＨＥＭＴを説明するための説明
図。
図。
１ 半絶縁性ＩｎＰ基板 ２ バッファ層 ３ チャネル層 ４ スペーサ層 ５ キャリア供給層 ５ａ 上層 ５ｂ 下層 ５ｃ キャリア流入トラップ層 ６ コンタクト層 ７ ソース電極 ８ ゲート電極 ９ ドレイン電極
Claims (6)
- 【請求項１】ｎ型インジウム・アルミニウム・砒素をキ
ャリア供給層とし、インジウム・ガリウム・砒素をチャ
ネル層とする高電子移動度トランジスタにおいて、 前記キャリア供給層の中に、当該キャリア供給層を構成
するインジウム・アルミニウム・砒素よりも禁制帯幅の
狭い禁制帯幅を有するキャリア流入トラップ層を設けた
ことを特徴とするインジウム・リン系高電子移動度トラ
ンジスタ。 - 【請求項２】前記キャリア流入トラップ層は、インジウ
ム・アルミニウム・ガリウム・砒素から構成されたこと
を特徴とする請求項第１項記載のインジウム・リン系高
電子移動度トランジスタ。 - 【請求項３】前記キャリア流入トラップ層は、インジウ
ム・アルミニウム・砒素から構成されたことを特徴とす
る請求項第１項記載のインジウム・リン系高電子移動度
トランジスタ。 - 【請求項４】前記キャリア流入トラップ層が、前記キャ
リア供給層を構成するインジウム・アルミニウム・砒素
よりもインジウム・砒素組成比の大きなインジウム・ア
ルミニウム・砒素によって構成されたことを特徴とする
請求項第１項記載のインジウム・リン系高電子移動度ト
ランジスタ。 - 【請求項５】前記キャリア流入トラップ層が、格子が緩
和せず且つスードモフィック状態にあるインジウム・ア
ルミニウム・砒素によって構成されたことを特徴とする
請求項第２項記載のインジウム・リン系高電子移動度ト
ランジスタ。 - 【請求項６】前記キャリア流入トラップ層が、格子が緩
和せず且つスードモフィック状態にあるインジウム・ア
ルミニウム・ガリウム・砒素によって構成されたことを
特徴とする請求項第１項記載のインジウム・リン系高電
子移動度トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5206996A JPH09246528A (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | インジウム・リン系高電子移動度トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5206996A JPH09246528A (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | インジウム・リン系高電子移動度トランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09246528A true JPH09246528A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=12904538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5206996A Pending JPH09246528A (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | インジウム・リン系高電子移動度トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09246528A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000307100A (ja) * | 1999-04-19 | 2000-11-02 | Fujitsu Ltd | 電界効果半導体装置 |
| US6876011B1 (en) | 2003-02-13 | 2005-04-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device |
-
1996
- 1996-03-08 JP JP5206996A patent/JPH09246528A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000307100A (ja) * | 1999-04-19 | 2000-11-02 | Fujitsu Ltd | 電界効果半導体装置 |
| US6876011B1 (en) | 2003-02-13 | 2005-04-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device |
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