JPS58130574A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS58130574A JPS58130574A JP57011663A JP1166382A JPS58130574A JP S58130574 A JPS58130574 A JP S58130574A JP 57011663 A JP57011663 A JP 57011663A JP 1166382 A JP1166382 A JP 1166382A JP S58130574 A JPS58130574 A JP S58130574A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor layer
- semiconductor
- undoped
- thickness
- 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
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/80—FETs having rectifying junction gate electrodes
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Bipolar 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
【発明の詳細な説明】
本発明は多層構造半導体装置に関する。
5it−半導体材料とし次コンプリメンタリ型電界効果
トランジスタ(C9mplementary )”1e
ldEffecl Transjstor)は、p型チ
ャネルとnB1チャネルを用い、そのゲートによる電流
のスイッチング特性が1に逆であることを利用している
。
トランジスタ(C9mplementary )”1e
ldEffecl Transjstor)は、p型チ
ャネルとnB1チャネルを用い、そのゲートによる電流
のスイッチング特性が1に逆であることを利用している
。
従って、電界効果トランジスタ(以下、FETと略記す
る)にほとんどt流を流すことなく、信号を増巾でき、
極めて低消費電力で論理動作がoJ能であるという利点
を有している。現在の論理回路を組み込んだ(C(工n
tegrated C1rcuit )は大部分この型
の半導体装置となっている。しかしながら、この素子の
動作速度は、ホール及び電子ノモヒリf イ(mob
111 t)’ H各kltn、lteと略seする)
のどちらか低い方の櫃で決められる。
る)にほとんどt流を流すことなく、信号を増巾でき、
極めて低消費電力で論理動作がoJ能であるという利点
を有している。現在の論理回路を組み込んだ(C(工n
tegrated C1rcuit )は大部分この型
の半導体装置となっている。しかしながら、この素子の
動作速度は、ホール及び電子ノモヒリf イ(mob
111 t)’ H各kltn、lteと略seする)
のどちらか低い方の櫃で決められる。
Siのsn合は、p n = 480 cm” V−’
la−”が素子の速度を決めている。又、半導体材料
Q a A 8はμeがBiよシも大きく次世代の超高
速デバイス用の材料と目されている。しかし、ホール・
モビリティ(μh)は、300m”V−1111[lc
−’ テ、Siより小さいため、コンプリメンタリ型半
導体装置を作っても、利点でめる尚い電子移動度が具体
的な半導体表直に生かされない。便ってIC,LSI(
1,arge 5cale integrated C
1reuiりの主流となる半導体装置に十分に活用でき
ない。
la−”が素子の速度を決めている。又、半導体材料
Q a A 8はμeがBiよシも大きく次世代の超高
速デバイス用の材料と目されている。しかし、ホール・
モビリティ(μh)は、300m”V−1111[lc
−’ テ、Siより小さいため、コンプリメンタリ型半
導体装置を作っても、利点でめる尚い電子移動度が具体
的な半導体表直に生かされない。便ってIC,LSI(
1,arge 5cale integrated C
1reuiりの主流となる半導体装置に十分に活用でき
ない。
本発明は高いホール・モビリティを有し、かつ光分7!
侶号亀流を得ることの出来る多層構造半導体装置を提供
する。
侶号亀流を得ることの出来る多層構造半導体装置を提供
する。
本発明の多層構造半導体装置によってat−vIS化曾
物半導体材料を用いて高速動作可能で、且消費域力の慢
めて低いコンプリメンタリ−型の半導体装置が実現する
ことかできる。
物半導体材料を用いて高速動作可能で、且消費域力の慢
めて低いコンプリメンタリ−型の半導体装置が実現する
ことかできる。
本発明の基本的技術思想はp型に高濃度にドーピングし
友…−■族三元或いは四元固溶体等の半導体層と、不純
物mWの極めて低いGe1−とのへテロ接合界面に生じ
る2次元ホール・ガス(t〜VOdsmensiona
l hole gas)を信号ノキャリアとして利用し
ようとするものである。こうすることによって高いホー
ル・モビリティを持った半導体装置を実現することがで
きる。
友…−■族三元或いは四元固溶体等の半導体層と、不純
物mWの極めて低いGe1−とのへテロ接合界面に生じ
る2次元ホール・ガス(t〜VOdsmensiona
l hole gas)を信号ノキャリアとして利用し
ようとするものである。こうすることによって高いホー
ル・モビリティを持った半導体装置を実現することがで
きる。
上記m−vsの半導体層とQe層は、たとえは分子線エ
ピタキシャル法(MBE)により成長されるが、実用上
十分な程度に格子整合をとる。
ピタキシャル法(MBE)により成長されるが、実用上
十分な程度に格子整合をとる。
上記■−v族の三元或いは四元固溶体なる半導体材料と
して次の如き材料をあげることができる。
して次の如き材料をあげることができる。
G ay−x ktg As + ktg Inl−g
Ps ktg In−1−Js。
Ps ktg In−1−Js。
GaA’* Sb1−g、 AtAsx 81)1−m
、 GaxIn、−%P*G”x In、−11A@
、A/、XGa、−fAI、 8b、−、、GaXIn
、−XAsy PI−y、 Ga、1nl−11A8y
5bl−F等の材料が代表的な例である。■−■族三
元固溶体或いは四元固溶体に^する半導体材料で、格子
定数が5.658士0.05人とな)、且エネルギーバ
ンド・ギャップが0.666Vよシ大きいものが選択さ
れている。
、 GaxIn、−%P*G”x In、−11A@
、A/、XGa、−fAI、 8b、−、、GaXIn
、−XAsy PI−y、 Ga、1nl−11A8y
5bl−F等の材料が代表的な例である。■−■族三
元固溶体或いは四元固溶体に^する半導体材料で、格子
定数が5.658士0.05人とな)、且エネルギーバ
ンド・ギャップが0.666Vよシ大きいものが選択さ
れている。
Qeとの格子のミスマツチングを防ぐkめ、次の如@屁
晶比の範囲で通常遺択嘔れる。
晶比の範囲で通常遺択嘔れる。
Ga1−xAtxAS (0<X<、1)At、 I
r1l−、P (0,4<X<:0.6 )Aも工
n、、As (0,9<X<1 )GaAtAl−
x (0,9くX<1)rttAsx 5bl−z
(o、9<x<i )oax■n、−xP
(o、+<:xりo、6)GaX I”I−mA’
(o、9<x<t )これらat−vs三元或いは四
元固溶体なる半導体材料層は大略5 X 10”/cr
n” 〜2 X 10”7cm”程度の不純物積度にp
型にドープされる。このp型#−尋体盾の厚さは300
人〜3000A程度に設足する。このp型半導体層の不
純物濃度と層の厚さでホール製置が基本的に決定される
。
r1l−、P (0,4<X<:0.6 )Aも工
n、、As (0,9<X<1 )GaAtAl−
x (0,9くX<1)rttAsx 5bl−z
(o、9<x<i )oax■n、−xP
(o、+<:xりo、6)GaX I”I−mA’
(o、9<x<t )これらat−vs三元或いは四
元固溶体なる半導体材料層は大略5 X 10”/cr
n” 〜2 X 10”7cm”程度の不純物積度にp
型にドープされる。このp型#−尋体盾の厚さは300
人〜3000A程度に設足する。このp型半導体層の不
純物濃度と層の厚さでホール製置が基本的に決定される
。
ドーパントとしてはBe、Zn、Cd等が用いられる。
Ge1−は通常アンドープ(undope)又は自然に
ドープされる程度とする。Ge中の不純物としてはBe
+ A Z t G a e l n等が考えらレルカ
、通”g I X 10 ” /ctyt”以下となっ
ている。I X 1014/art”以下となすのが更
に好ましい。Qe層の厚みは500Å以上となす。一般
にはQe層は500人〜3000人の範囲を用いている
がよシ好ましくは500A〜1000Aとなす。史に厚
くても良いが必要以上に厚くする必要はない。
ドープされる程度とする。Ge中の不純物としてはBe
+ A Z t G a e l n等が考えらレルカ
、通”g I X 10 ” /ctyt”以下となっ
ている。I X 1014/art”以下となすのが更
に好ましい。Qe層の厚みは500Å以上となす。一般
にはQe層は500人〜3000人の範囲を用いている
がよシ好ましくは500A〜1000Aとなす。史に厚
くても良いが必要以上に厚くする必要はない。
第1図にp型半導体層、友とえはG a ALA 8層
と、アンドープGeI嚢とのエネルギー・バンド構造を
示す。又第2図はn型GIAI層と、アンドープQeと
のエネルギーバンド構造を示す。
と、アンドープGeI嚢とのエネルギー・バンド構造を
示す。又第2図はn型GIAI層と、アンドープQeと
のエネルギーバンド構造を示す。
以下の説明でp型半導体層をGJIA/、As t−用
いて説明するが、基本的に前述し九如き、m−v族の三
元或いは四元系の化合物半導体装置供しても四等の構成
を実現出来る。
いて説明するが、基本的に前述し九如き、m−v族の三
元或いは四元系の化合物半導体装置供しても四等の構成
を実現出来る。
第1図、第2図中で1.1’はGaAtAl及びGaA
I(2)真窒準位、2はG e O真’2準位、3.3
′は、GaAtA3 及びGaASの伝導電子帯の底部
、4はQeの伝導電子帯の底部、5は7工ルミ年位(F
ermi jewel)、6はGaAjAa の価電
子帯の上部、7は060価電子帯の上部、ΔEvは、価
電子帯の段差である。9は、伝導電子帯の段差ΔEcで
ある。
I(2)真窒準位、2はG e O真’2準位、3.3
′は、GaAtA3 及びGaASの伝導電子帯の底部
、4はQeの伝導電子帯の底部、5は7工ルミ年位(F
ermi jewel)、6はGaAjAa の価電
子帯の上部、7は060価電子帯の上部、ΔEvは、価
電子帯の段差である。9は、伝導電子帯の段差ΔEcで
ある。
p () a A LA ’層にドーピングされた不
純物のうち、Ga増との界面付近にあるものは、ホール
をよりエネルギーの低い36層へ送シ出し、Ge層はそ
れ自身がイオン化し友不純物(Nりをほとんど待たない
にもかかわらず、ポールの濃度(Nh)を充分持つこと
ができる。
純物のうち、Ga増との界面付近にあるものは、ホール
をよりエネルギーの低い36層へ送シ出し、Ge層はそ
れ自身がイオン化し友不純物(Nりをほとんど待たない
にもかかわらず、ポールの濃度(Nh)を充分持つこと
ができる。
このため、イオン化した不純物による散乱を受けること
なく、伝導に必要なホールの#度を得ることができる。
なく、伝導に必要なホールの#度を得ることができる。
更に好ましくは、P−GaAtAm層とアンドーグGe
層との界面の価電子帯のくぼみ10に溜ったホールがP
−ClaAtAS層中のイオン化した不純物のクーロン
散乱を受け、モビリティが低下するのを避けるため、P
−GaAtAsノーとGe7曽との界面に、20〜70
Am度のアンドープのGaAtAm層を設はホール・
モビリティの低下を防ぐのがより実用的でるる。これは
、P−GaAtAm層から、イオンが36層へ混入する
ことを防止する効果も持つ。
層との界面の価電子帯のくぼみ10に溜ったホールがP
−ClaAtAS層中のイオン化した不純物のクーロン
散乱を受け、モビリティが低下するのを避けるため、P
−GaAtAsノーとGe7曽との界面に、20〜70
Am度のアンドープのGaAtAm層を設はホール・
モビリティの低下を防ぐのがより実用的でるる。これは
、P−GaAtAm層から、イオンが36層へ混入する
ことを防止する効果も持つ。
本累子を低温にし7t4合、単独のp型Qeを冷却し次
場合と異なり、キャリアが凍結することなく、高いホー
ル・モビリティを持つホールが充分な濃度で価電子帯の
くぼみ1oに存在する。
場合と異なり、キャリアが凍結することなく、高いホー
ル・モビリティを持つホールが充分な濃度で価電子帯の
くぼみ1oに存在する。
この様な状態の2次元ホール・ガスを信号のキャリアと
して利用する。友とえは、1oに存在する2次元ホール
ガスに対するオーミックコンタクトを2fs所でとり、
これらをソースとドレインとし、その間にゲートを設け
、ポールの流れを制御することで、キャリアが極めて高
移m度なる牛導体装置が可能となる。この様な構造は電
界効果トランジスタのチャネル領域に応用することがで
きる。
して利用する。友とえは、1oに存在する2次元ホール
ガスに対するオーミックコンタクトを2fs所でとり、
これらをソースとドレインとし、その間にゲートを設け
、ポールの流れを制御することで、キャリアが極めて高
移m度なる牛導体装置が可能となる。この様な構造は電
界効果トランジスタのチャネル領域に応用することがで
きる。
実施例1
第3図は本発明の一実施例を示す装*萌面図である。シ
ョットキm電界効果トランジスターの狗でめる。半絶縁
性Qe基板(不純物濃度:NムーNo (2x 101
4/ctyt” ) 11上に7y )”−7’Qeの
単結晶/1i12を形成する。厚さは前述し九通fi3
GOA以上となす。一般に300λ〜3000人の厚さ
となす。形成は分子線エピタキシャルffi(MBE法
と略記する)に依る。基板の表口は(110)面とし、
基準温度410c、蒸着速度は10人/分とした。
ョットキm電界効果トランジスターの狗でめる。半絶縁
性Qe基板(不純物濃度:NムーNo (2x 101
4/ctyt” ) 11上に7y )”−7’Qeの
単結晶/1i12を形成する。厚さは前述し九通fi3
GOA以上となす。一般に300λ〜3000人の厚さ
となす。形成は分子線エピタキシャルffi(MBE法
と略記する)に依る。基板の表口は(110)面とし、
基準温度410c、蒸着速度は10人/分とした。
次いで基板温度を500C〜600t:’まで昇温し、
Beを不純物とし、p型oaAzAs層(G ao、e
A to、t A ’ ) 14 を形成する。pm
GaALAa 層14の厚さはaOO人、不純物濃度は
1X1(Ba/儒1とする。試料基板を分子線エピタキ
シャル装置の成長室からとシ出すことなくpttl−約
300OAの厚さに蒸着する。
Beを不純物とし、p型oaAzAs層(G ao、e
A to、t A ’ ) 14 を形成する。pm
GaALAa 層14の厚さはaOO人、不純物濃度は
1X1(Ba/儒1とする。試料基板を分子線エピタキ
シャル装置の成長室からとシ出すことなくpttl−約
300OAの厚さに蒸着する。
ショットキ・ゲー)16til成する部分を残して、他
の部分全除去する。通常のイオンミリング法に依れは艮
い。オーミック電極の下部領域(19,20)にBeに
よるイオン打込み法を用いて不IfIIB物領域を形成
する。不純物濃度はlX10 ”/an” となす。B
eのイオン打込み領域は06層12に達する深さとする
。とのBeイオンの打込み領域上にオーミック電極17
.19を形成する。この材質はたとえば、Crを0.0
3μm1Tiを0.03μm、Auをo、sμmの積層
で良い。
の部分全除去する。通常のイオンミリング法に依れは艮
い。オーミック電極の下部領域(19,20)にBeに
よるイオン打込み法を用いて不IfIIB物領域を形成
する。不純物濃度はlX10 ”/an” となす。B
eのイオン打込み領域は06層12に達する深さとする
。とのBeイオンの打込み領域上にオーミック電極17
.19を形成する。この材質はたとえば、Crを0.0
3μm1Tiを0.03μm、Auをo、sμmの積層
で良い。
各電極間に絶縁層181に設ける。
前述した如き、06層12とp型GaAtAS層の間に
薄いアンドープのGIAI (或いはoaAzAs)層
を設けた構造は第4図に示す如くである。半絶縁性Qe
l基板11上にアンドープのQe層121r。
薄いアンドープのGIAI (或いはoaAzAs)層
を設けた構造は第4図に示す如くである。半絶縁性Qe
l基板11上にアンドープのQe層121r。
分子線エピタキシャル法で形成し次後、不純物として用
い7tBeの蒸発源の7ヤツタを閉じfcままGIAI
層又はGllALAs層13を50人程匿成長させ、次
いでBe蒸発源のシャッタを開けp型GaALA8層1
4を形成すれは良い。その他の製造工程は第3図に示し
た構造で説・明した通シである。
い7tBeの蒸発源の7ヤツタを閉じfcままGIAI
層又はGllALAs層13を50人程匿成長させ、次
いでBe蒸発源のシャッタを開けp型GaALA8層1
4を形成すれは良い。その他の製造工程は第3図に示し
た構造で説・明した通シである。
本実施例ではGaAtAm層と01層1層のへテロ接合
界面は、厚さ50人のアンドープQaAs層の存在によ
り、不純物でめるBeがGe中へ拡散することなく、価
電子帯に急峻な段差を生じる。
界面は、厚さ50人のアンドープQaAs層の存在によ
り、不純物でめるBeがGe中へ拡散することなく、価
電子帯に急峻な段差を生じる。
GaAtAm 側からGe中へ供出され九ホールと、イ
オン化し几不純物とで、バンド構造に曲がbt影形成、
2次元ホールガスをそのバンド構造のくほみ10に溜め
ている。この状況を示すバンド構逍図は第1図に示し7
’C通りである。
オン化し几不純物とで、バンド構造に曲がbt影形成、
2次元ホールガスをそのバンド構造のくほみ10に溜め
ている。この状況を示すバンド構逍図は第1図に示し7
’C通りである。
オーミック[愼15と、2次元ホールガスとは、Beイ
オン打込によ多形成されたP4″領域により接続されて
いる。0.5μmのゲート長を持つデバイス’177K
に冷却し、格子による散乱を低減させた。ホールの伝導
するチャネル部は、くぼみ10でのり、不純物が存在し
ない友め、不純物散乱も少ない。
オン打込によ多形成されたP4″領域により接続されて
いる。0.5μmのゲート長を持つデバイス’177K
に冷却し、格子による散乱を低減させた。ホールの伝導
するチャネル部は、くぼみ10でのり、不純物が存在し
ない友め、不純物散乱も少ない。
本夾厖例の半導体装置は、P−GaA/、As に対し
、ショットキ・ゲートを用いており、低温で使用して億
めて大なる効果を奏する。
、ショットキ・ゲートを用いており、低温で使用して億
めて大なる効果を奏する。
半導体層14としてGaAtAS の替わυに第1表の
a口き材料を用いても同様の半導体装置を作成すること
ができる。
a口き材料を用いても同様の半導体装置を作成すること
ができる。
実施例2
ゲート電極部に(CALAI の酸化膜を用いる例で、
!!45図を用いて説明する。
!!45図を用いて説明する。
実施例1で説明を行なったのと同様に分子線エピタキシ
ャル法によって半絶縁性Qe基板11上にアンドープG
e層12.77ドープ”o、*At0.IAsj#ll
13.1)WUa(、、@ At6.lAs I曽14
?L−成長させる。仄いで(JaAtAIi を成長さ
せながら酸素(0,)ガスを分子線エピタキシャル装置
(MBE鉄直と略記する)内に導入し、GaALAs酸
化膜1’l厚さ100人に成長する。真空中でTiとW
′jk蒸着し、ゲート部20以外のT i −wを除去
、東にゲー)gをマスクとしてBeイオンを30kVで
500人程X0深さにイオン打込みし、次いで600C
で20分間アニールする。こうしてBeイオン打込みの
P′″半導体領域18が形成される。
ャル法によって半絶縁性Qe基板11上にアンドープG
e層12.77ドープ”o、*At0.IAsj#ll
13.1)WUa(、、@ At6.lAs I曽14
?L−成長させる。仄いで(JaAtAIi を成長さ
せながら酸素(0,)ガスを分子線エピタキシャル装置
(MBE鉄直と略記する)内に導入し、GaALAs酸
化膜1’l厚さ100人に成長する。真空中でTiとW
′jk蒸着し、ゲート部20以外のT i −wを除去
、東にゲー)gをマスクとしてBeイオンを30kVで
500人程X0深さにイオン打込みし、次いで600C
で20分間アニールする。こうしてBeイオン打込みの
P′″半導体領域18が形成される。
P9半導体領域18上にオーミツク電惚15゜17を形
成する。アンドープ36層とG ”o、@At0.lA
S増の界面をチャネル領域とすることにより高速度動作
が可能である。
成する。アンドープ36層とG ”o、@At0.lA
S増の界面をチャネル領域とすることにより高速度動作
が可能である。
p型半尋体層14としてFi前述した■−■族の三元或
いは四元系の固浴体を用いて同様の構成を実現出来る。
いは四元系の固浴体を用いて同様の構成を実現出来る。
実施例3
QaAl!基板を用い次側で、M6図を用いて説明する
。
。
半絶縁性QaAs基板21(面方位(110))を、メ
カノケミカル法で、ラッピングし、さらに容積比3 :
1 ! I HtSO4s H@0* ! JOで、
エツチング後、MBE装置の試料準備室で、750ey
のArイオンによるクリーニングを行なう。
カノケミカル法で、ラッピングし、さらに容積比3 :
1 ! I HtSO4s H@0* ! JOで、
エツチング後、MBE装置の試料準備室で、750ey
のArイオンによるクリーニングを行なう。
基板m度は、575Cとする。さらに、イオン源をとめ
た後、同じ温度でアニーりングを行なう。
た後、同じ温度でアニーりングを行なう。
結晶成長室へ、QaAll基板を移設し、(3aAs基
板を500〜600Cの温度範囲にセットし、5〜30
A/1111の割合で、アンドープGaA3層SOO人
22を結晶成長する0次いで基板@yt−a s 。
板を500〜600Cの温度範囲にセットし、5〜30
A/1111の割合で、アンドープGaA3層SOO人
22を結晶成長する0次いで基板@yt−a s 。
〜525Cの範囲に固定し、アンドープGe層鳩12を
500人成長させる。次いで、基板温度を500〜60
0Cに再度固定し、アンドープGaA’o、*8bOJ
層13を4OAの厚さに成長後、p型ドーパントとして
33@1に用い、これとGaA@o、e 8bo、zの
分子illを同時に結晶にめて、p型GaA1.、、
Sb、、、(P = I X 10 ”個/譚1)層1
4を500Aを成長する。この場合の積層構造における
エネルギーバンド構造図を第7図に示す。
500人成長させる。次いで、基板温度を500〜60
0Cに再度固定し、アンドープGaA’o、*8bOJ
層13を4OAの厚さに成長後、p型ドーパントとして
33@1に用い、これとGaA@o、e 8bo、zの
分子illを同時に結晶にめて、p型GaA1.、、
Sb、、、(P = I X 10 ”個/譚1)層1
4を500Aを成長する。この場合の積層構造における
エネルギーバンド構造図を第7図に示す。
なお゛、第7図では悌めて薄いアンドープ(j a A
So、。5O04盾13は省略されている。動作の基
本には影響ないので省略されている。27は伝4帝の低
部、28はフェルミ準位、29は価電子蛍の上部を示す
。31は価゛1子帝のくぼみであシ、基本的に第1図で
説明しt原理と同様である。
So、。5O04盾13は省略されている。動作の基
本には影響ないので省略されている。27は伝4帝の低
部、28はフェルミ準位、29は価電子蛍の上部を示す
。31は価゛1子帝のくぼみであシ、基本的に第1図で
説明しt原理と同様である。
Qe膚12は両1141t−バンドギャップの大きい半
導体ノー22及び14ではさまれ、ホールがチャネルと
しているQe層12中にトラップされる。アンドープ半
導体層22t−P−GaAiとすれば、アンドープ半導
体層22OQe側の部分からホールがGe中に注入され
、2次元ホールガスが倍増するため、デバイスの電流は
増加する。他方ノーマリ・オフ動作が峻しくなることと
、ピンチオフ時の残留電流が大きくなる等難点が生ずる
。
導体ノー22及び14ではさまれ、ホールがチャネルと
しているQe層12中にトラップされる。アンドープ半
導体層22t−P−GaAiとすれば、アンドープ半導
体層22OQe側の部分からホールがGe中に注入され
、2次元ホールガスが倍増するため、デバイスの電流は
増加する。他方ノーマリ・オフ動作が峻しくなることと
、ピンチオフ時の残留電流が大きくなる等難点が生ずる
。
実施例4
半絶縁性GaAl1&を用い、実施例2で述べた方法で
作製した半導体装置を作製した。@8図にその断面図を
示す。帛6図と同一符号は同一の物質墳ヲ示している。
作製した半導体装置を作製した。@8図にその断面図を
示す。帛6図と同一符号は同一の物質墳ヲ示している。
p型Ga、、、 Ato、t A”層14を形成した後
、oa、、、At、4As’2成長させながら酸素ガス
を導入しGaAtAl m化膜19を形成する点、B・
イオン打込み領域18′を形成する点、電極形成等実施
例2で説明し友ものと全く同様である。
、oa、、、At、4As’2成長させながら酸素ガス
を導入しGaAtAl m化膜19を形成する点、B・
イオン打込み領域18′を形成する点、電極形成等実施
例2で説明し友ものと全く同様である。
図中で22は、アンドープのGa、、、At、、、As
で、QeとGM、、、 At、、AIの界面を良くする
ことを目的としている。
で、QeとGM、、、 At、、AIの界面を良くする
ことを目的としている。
本半導体装置では、ゲート20が、GaAtAS酸化腺
19鹸化形成されてお9、ゲート電流が流れない。さら
にチャネルを形成するアンドープGeM12をはさんで
ダブルへテロ構造となり、残留電流も小さい。又、ゲー
トP0領域がセルフ・アライン構造となっている友め、
容易に、ソース・ドレイン間の小さい短ゲート長のFE
Tが作製できる等利点が多い。
19鹸化形成されてお9、ゲート電流が流れない。さら
にチャネルを形成するアンドープGeM12をはさんで
ダブルへテロ構造となり、残留電流も小さい。又、ゲー
トP0領域がセルフ・アライン構造となっている友め、
容易に、ソース・ドレイン間の小さい短ゲート長のFE
Tが作製できる等利点が多い。
実施例5
P−Gal(1,yAt6.1AI層とアンド−136
層との界面にできる2次元ホールガスと、n −Gal
)、yA to、、AlとアンドープQaAIとの界面
にできる2次元電子カスと全組合せ、コンプリメンタリ
F E T t−作製した。第9図はこの半導体装置の
要部断面図、第10区はその等価回路である。ゲート4
3を持つn型FETと、ゲート40を持つp型FETは
、一つの惚性の入力信号に対し四時にソース・ドレイン
間に電流が流れることなく、きわめて低い消賀亀力で、
論理動作ができる。
層との界面にできる2次元ホールガスと、n −Gal
)、yA to、、AlとアンドープQaAIとの界面
にできる2次元電子カスと全組合せ、コンプリメンタリ
F E T t−作製した。第9図はこの半導体装置の
要部断面図、第10区はその等価回路である。ゲート4
3を持つn型FETと、ゲート40を持つp型FETは
、一つの惚性の入力信号に対し四時にソース・ドレイン
間に電流が流れることなく、きわめて低い消賀亀力で、
論理動作ができる。
半絶縁性QJiA@基板33上にアンドープのG ao
、yAto、IAI 7f1134を1μmの厚嘔にM
BE法で成長する。この層は通常、300人〜1μm程
厩の厚さを用いる。前記アンドープGa、、、At、、
、Asj−34上の一部にアンド−1061m35t−
庫さ0.05μms更にこ(7)7/ド一プGem35
上にアンドープG” o、yAto0mA’ 11M
47’t 4 OA % pmG” o、y A 1B
、B A S増37を0.03μJ’rl)厚さKMB
E法で成長する。これらの積層領域にp型チャネル領域
ケ持つ半導体素子が形成される。第8図における39は
イオン打込み法によって形成したP0半導体領域で、こ
の上部にオーミック電極41.42が形1jfj、妊れ
る。40はゲート1極でめる。素子の具体的構成はQ
B A I。、e 8 bo、t kG!0.、Aj
o、、7klに変えた以外は実施例3と実寅的に同様で
ある。
、yAto、IAI 7f1134を1μmの厚嘔にM
BE法で成長する。この層は通常、300人〜1μm程
厩の厚さを用いる。前記アンドープGa、、、At、、
、Asj−34上の一部にアンド−1061m35t−
庫さ0.05μms更にこ(7)7/ド一プGem35
上にアンドープG” o、yAto0mA’ 11M
47’t 4 OA % pmG” o、y A 1B
、B A S増37を0.03μJ’rl)厚さKMB
E法で成長する。これらの積層領域にp型チャネル領域
ケ持つ半導体素子が形成される。第8図における39は
イオン打込み法によって形成したP0半導体領域で、こ
の上部にオーミック電極41.42が形1jfj、妊れ
る。40はゲート1極でめる。素子の具体的構成はQ
B A I。、e 8 bo、t kG!0.、Aj
o、、7klに変えた以外は実施例3と実寅的に同様で
ある。
一部、前記アンドープのG ” o、q A to、s
A ’層34の他の領域にアンドープ半導体層36を
0.051zm。
A ’層34の他の領域にアンドープ半導体層36を
0.051zm。
更にこの上部にアンドープG” o−v A 4.1
A 8層48を60人、n型G”o、yAt@4AB
(nの濃度、7×10 ”on−” )層38が形成
される。これらの積層領域にn型チャネル領域を持つ半
導体素子が形成される。図中、46は3iイオンの打込
領域でこの上部にオーミック電極44.45が形成され
る。
A 8層48を60人、n型G”o、yAt@4AB
(nの濃度、7×10 ”on−” )層38が形成
される。これらの積層領域にn型チャネル領域を持つ半
導体素子が形成される。図中、46は3iイオンの打込
領域でこの上部にオーミック電極44.45が形成され
る。
43はゲート電極である。
n型チャネル半導体装置はI’m −GilAtAS
kアンドープ半導体層の界面に出来る2次元電子ガスを
キャリアとして用いるものである。第11図はこの領域
の半導体領域のバンド構造を示す。伝導体の下端を示し
tものである。ヘテロ構造による伝導体のくぼみ49が
生じる。ゲート電圧印加時のElはフェルζ準位である
。フェルζ準位より下の部分に電子が蓄積され、2次元
伝導を行なう。
kアンドープ半導体層の界面に出来る2次元電子ガスを
キャリアとして用いるものである。第11図はこの領域
の半導体領域のバンド構造を示す。伝導体の下端を示し
tものである。ヘテロ構造による伝導体のくぼみ49が
生じる。ゲート電圧印加時のElはフェルζ準位である
。フェルζ準位より下の部分に電子が蓄積され、2次元
伝導を行なう。
こl flJではG2lAsノ曽36に接してP−GJ
iAtA834が存在する。このノーにより伝導帯にポ
テンシャルバリアー50ができ、電子か基板側へ移動す
るのを妨げ、ピンチオフ特性が優れ次ものとなる。
iAtA834が存在する。このノーにより伝導帯にポ
テンシャルバリアー50ができ、電子か基板側へ移動す
るのを妨げ、ピンチオフ特性が優れ次ものとなる。
n−oa、−xAzxAs4638としては0.OMm
Xを用いて幼米的である。不純物濃度は少なくとも10
” 7cm” 〜10 ” 7cm” 程贋となす。
Xを用いて幼米的である。不純物濃度は少なくとも10
” 7cm” 〜10 ” 7cm” 程贋となす。
(3aAs層36rよ1014〜10 ”7cm”以下
となす。勿論、アンドープで艮い。
となす。勿論、アンドープで艮い。
このデバイスにおける結晶成長は、マスクを用いたMB
E法が好ましい。
E法が好ましい。
ます、QaAll基板33上に、MBE成長室内で、厚
さl、gmのアンドープGaA3層j層34′f、全面
に成長させfc恢、p型FE’l’17)領域のみ開口
部をMするMO並属マスクを用い、層35.374”成
長する。次にnmFETの領域にマスクを移動して、ノ
laa、asを成長する。後のプロセスは、通常のF’
ET製作プロセスと類似でるる。すなわち、39にBe
イオ/を打込み、P9領域を作9オーミック電極のため
の下地を作シ、44にはBiイオンを打込み n4″領
域を作る。
さl、gmのアンドープGaA3層j層34′f、全面
に成長させfc恢、p型FE’l’17)領域のみ開口
部をMするMO並属マスクを用い、層35.374”成
長する。次にnmFETの領域にマスクを移動して、ノ
laa、asを成長する。後のプロセスは、通常のF’
ET製作プロセスと類似でるる。すなわち、39にBe
イオ/を打込み、P9領域を作9オーミック電極のため
の下地を作シ、44にはBiイオンを打込み n4″領
域を作る。
電極材料は、41.42.43が、Ti、wで、同時蒸
着し、40は、P”%44s45はAu−Qa−Ni合
金である。
着し、40は、P”%44s45はAu−Qa−Ni合
金である。
第10図がこの半導体装置の等価回路で、図中の番号は
wJ9図の部位を示している。
wJ9図の部位を示している。
実施例3〜5においても前述し7tm−v族の三元系或
いは四元系固溶体を用いても同等の構成が得られること
はいうまでもない。
いは四元系固溶体を用いても同等の構成が得られること
はいうまでもない。
第1図はp臘半導体層とアンドープ36層の接合におけ
るバンド構造の説明図、第2図はn型GaAs)−とア
ンドープ36層の接合におけるバンド構造の説明図、#
!3図、第4図、!5図、第6図2m8図は各々本発明
の実施例を示す装m断面図、第7図はQeと■−v族半
導体とのダブルへテロ構造のバンド構造の説明図、19
図は本発明の原理を用い構成し友コンプリメンタリ半導
体装置の要部断面図、第10図は第9図の半導体装nの
等価回路を示す図、第11図はn−QaAtAs−(神
As−)’−GaALAs 積;−のノくンド償遺會示
す図である。 11・・・半絶縁性Qe基板、12・・・アyドープQ
e噛、13・・・アンドープGaA3層、14・・・p
型■−V7S半導体、19.20・・・不純物イオン打
込み領域(P”領域)、15.17・・・オーミック電
極、16・・・ゲート電極。 代理人 弁理士 薄田利幸 第 1 口 第 2 図 第 3 図 第 4 図 t 第6図 ¥I q 図 379− 第 3 図 FJ 9 図 rlJIO図
るバンド構造の説明図、第2図はn型GaAs)−とア
ンドープ36層の接合におけるバンド構造の説明図、#
!3図、第4図、!5図、第6図2m8図は各々本発明
の実施例を示す装m断面図、第7図はQeと■−v族半
導体とのダブルへテロ構造のバンド構造の説明図、19
図は本発明の原理を用い構成し友コンプリメンタリ半導
体装置の要部断面図、第10図は第9図の半導体装nの
等価回路を示す図、第11図はn−QaAtAs−(神
As−)’−GaALAs 積;−のノくンド償遺會示
す図である。 11・・・半絶縁性Qe基板、12・・・アyドープQ
e噛、13・・・アンドープGaA3層、14・・・p
型■−V7S半導体、19.20・・・不純物イオン打
込み領域(P”領域)、15.17・・・オーミック電
極、16・・・ゲート電極。 代理人 弁理士 薄田利幸 第 1 口 第 2 図 第 3 図 第 4 図 t 第6図 ¥I q 図 379− 第 3 図 FJ 9 図 rlJIO図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 l、実買的に不純物を含Mしない第1の半導体層と、第
1の半導体層に比較し大なる禁止帯幅を南し且不純物を
含有する第2の半導体層とが互いの界面かへテロ接合を
形成し、前記第1の半導体層と電子的に接続された少な
くとも一対の電極と、前記へテロ接合界面に生ずるキャ
リアの制御手段と金少なくとも有する半導体装置におい
て、前記第1の半導体層がQe層、前記第2の半導体層
がat−vmの三元糸或いは四元系化合物半導体層なる
ことを特徴とする半導体装置。 2、前記第2の半導体層の前記へテロ接合近傍に央買的
に不純物を含有しない薄いm2の半導体領域が存在する
ことt−特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体
装置。 3、前記第1の半導体層がGe層、前記第2の半導体層
がm−vsの三元系或いは四元系化合物半導体層として
構成された第1の能動領域と、前記Mlの半導体層がQ
aAi層、前記第2の半導体層がCCALAI層として
構成された第2の能動領域を有することt−特徴とする
%許請求の範囲第1項又は#12項記載の半導体装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57011663A JPS58130574A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 半導体装置 |
| EP82303137A EP0067721B1 (en) | 1981-06-17 | 1982-06-16 | Heterojunction semiconductor device |
| DE8282303137T DE3279663D1 (en) | 1981-06-17 | 1982-06-16 | Heterojunction semiconductor device |
| CA000405274A CA1179071A (en) | 1981-06-17 | 1982-06-16 | Semiconductor device |
| US07/298,764 US5001536A (en) | 1981-06-17 | 1989-01-17 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57011663A JPS58130574A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58130574A true JPS58130574A (ja) | 1983-08-04 |
Family
ID=11784216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57011663A Pending JPS58130574A (ja) | 1981-06-17 | 1982-01-29 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58130574A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60127765A (ja) * | 1983-12-15 | 1985-07-08 | Nec Corp | 電界効果型素子 |
| JPS60235476A (ja) * | 1984-05-09 | 1985-11-22 | Nec Corp | 半導体装置 |
| US4556895A (en) * | 1982-04-28 | 1985-12-03 | Nec Corporation | Field-effect transistor having a channel region of a Group III-V compound semiconductor and a Group IV semiconductor |
| JPS6110266A (ja) * | 1984-06-15 | 1986-01-17 | エイ・ティ・アンド・ティ・コーポレーション | 相補型論理構造 |
| JPS6154675A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-18 | Nec Corp | 電界効果型素子 |
| JPS61144881A (ja) * | 1984-12-19 | 1986-07-02 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPS61280675A (ja) * | 1985-06-05 | 1986-12-11 | Nec Corp | 相補型半導体装置 |
| JPS62271415A (ja) * | 1986-05-20 | 1987-11-25 | Nec Corp | 半導体超格子材料 |
| JPH01124266A (ja) * | 1987-11-09 | 1989-05-17 | Nec Corp | ヘテロ構造電界効果トランジスタ |
| JPH02181935A (ja) * | 1989-01-06 | 1990-07-16 | Nec Corp | ヘテロ構造電界効果トランジスタ |
-
1982
- 1982-01-29 JP JP57011663A patent/JPS58130574A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4556895A (en) * | 1982-04-28 | 1985-12-03 | Nec Corporation | Field-effect transistor having a channel region of a Group III-V compound semiconductor and a Group IV semiconductor |
| JPS60127765A (ja) * | 1983-12-15 | 1985-07-08 | Nec Corp | 電界効果型素子 |
| JPS60235476A (ja) * | 1984-05-09 | 1985-11-22 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPS6110266A (ja) * | 1984-06-15 | 1986-01-17 | エイ・ティ・アンド・ティ・コーポレーション | 相補型論理構造 |
| JPS6154675A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-18 | Nec Corp | 電界効果型素子 |
| JPS61144881A (ja) * | 1984-12-19 | 1986-07-02 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPS61280675A (ja) * | 1985-06-05 | 1986-12-11 | Nec Corp | 相補型半導体装置 |
| JPS62271415A (ja) * | 1986-05-20 | 1987-11-25 | Nec Corp | 半導体超格子材料 |
| JPH01124266A (ja) * | 1987-11-09 | 1989-05-17 | Nec Corp | ヘテロ構造電界効果トランジスタ |
| JPH02181935A (ja) * | 1989-01-06 | 1990-07-16 | Nec Corp | ヘテロ構造電界効果トランジスタ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5001536A (en) | Semiconductor device | |
| US4691215A (en) | Hot electron unipolar transistor with two-dimensional degenerate electron gas base with continuously graded composition compound emitter | |
| US4878095A (en) | Semiconductor device in particular a hot electron transistor | |
| JPH024140B2 (ja) | ||
| JPS60140874A (ja) | 半導体装置 | |
| JPS5891682A (ja) | 半導体装置 | |
| CN105047719A (zh) | 基于InAsN-GaAsSb材料的交错型异质结隧穿场效应晶体管 | |
| JPS6028273A (ja) | 半導体装置 | |
| JPS61147577A (ja) | 相補型半導体装置 | |
| JPH032350B2 (ja) | ||
| JPH0770706B2 (ja) | 高速半導体装置 | |
| JP2651143B2 (ja) | 超伝導トランジスタ | |
| JP2710309B2 (ja) | ヘテロ接合電界効果トランジスタ | |
| JPS60193382A (ja) | 半導体装置 | |
| JPS5851570A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH09172208A (ja) | 超電導デバイス | |
| JPH0795598B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPS6238864B2 (ja) | ||
| JPH0485957A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JPS62224969A (ja) | 半導体装置 | |
| JPS6390865A (ja) | 電界効果トランジスタの製造方法 | |
| JPS63240075A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS60145671A (ja) | 集積型半導体装置 | |
| JPS62283674A (ja) | 電界効果トランジスタ及びその製造方法 | |
| JPS63219176A (ja) | 電界効果トランジスタの製造方法 |