JPS5922367A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS5922367A JPS5922367A JP57132609A JP13260982A JPS5922367A JP S5922367 A JPS5922367 A JP S5922367A JP 57132609 A JP57132609 A JP 57132609A JP 13260982 A JP13260982 A JP 13260982A JP S5922367 A JPS5922367 A JP S5922367A
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- semiconductor device
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
- H10D62/17—Semiconductor regions connected to electrodes not carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. channel regions
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/40—FETs having zero-dimensional [0D], one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] charge carrier gas channels
- H10D30/47—FETs having zero-dimensional [0D], one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] charge carrier gas channels having two-dimensional [2D] charge carrier gas channels, e.g. nanoribbon FETs or high electron mobility transistors [HEMT]
- H10D30/471—High electron mobility transistors [HEMT] or high hole mobility transistors [HHMT]
- H10D30/473—High electron mobility transistors [HEMT] or high hole mobility transistors [HHMT] having confinement of carriers by multiple heterojunctions, e.g. quantum well HEMT
- H10D30/4732—High electron mobility transistors [HEMT] or high hole mobility transistors [HHMT] having confinement of carriers by multiple heterojunctions, e.g. quantum well HEMT using Group III-V semiconductor material
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H10D30/471—High electron mobility transistors [HEMT] or high hole mobility transistors [HHMT]
- H10D30/475—High electron mobility transistors [HEMT] or high hole mobility transistors [HHMT] having wider bandgap layer formed on top of lower bandgap active layer, e.g. undoped barrier HEMTs such as i-AlGaN/GaN HEMTs
- H10D30/4755—High electron mobility transistors [HEMT] or high hole mobility transistors [HHMT] having wider bandgap layer formed on top of lower bandgap active layer, e.g. undoped barrier HEMTs such as i-AlGaN/GaN HEMTs having wide bandgap charge-carrier supplying layers, e.g. modulation doped HEMTs such as n-AlGaAs/GaAs HEMTs
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/80—FETs having rectifying junction gate electrodes
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/60—Electrodes characterised by their materials
- H10D64/602—Heterojunction gate electrodes for FETs
Landscapes
- Junction Field-Effect 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】
本発明は高速性に優れた電界効果部の半導体装置に関す
る。
る。
n −GaAl AS/X純度GaASヘテロ構造、い
わゆるモジュレーションドープ構造(Modulati
on −Doped 8tructure )は、低温
において電子の移動度が極めて大きくなることから大き
な注目を集めている。これを用いて電界効果型半導体装
置を形成した一例は、第1図に示すようなものである。
わゆるモジュレーションドープ構造(Modulati
on −Doped 8tructure )は、低温
において電子の移動度が極めて大きくなることから大き
な注目を集めている。これを用いて電界効果型半導体装
置を形成した一例は、第1図に示すようなものである。
ここで11は半絶縁性GaAs基板、12は高純度Ga
As層、13はn型GaAlAs層で、14はショット
キ型のゲート電極、15 、16はそれぞれソースおよ
びドレインオーム性電極である。高速論理回路に適した
ノーマリオフ型のFETの場合には、第1図中AAZ線
に沿った熱平衡状態におけるエネルギーバンド状態図は
第2図の様であり、n−GaAlAs層13はショット
キ障壁の拡散電位差によってすべて空乏化し、チャンネ
ルとなるべきGaAlAs層13との界面のGaAs層
12側には過剰電子は存在せず電流が流れない状態とな
っている。なお、EF 、 Ec 、 Evはそれぞれ
、フェルミレベル、伝導帯下端および価電子帯上端のエ
ネルギーレベルである。ここでゲート14に正電圧を印
加すれば、空乏化したGa−AlAslAs全13た容
量結合によって、GaAlAs層13との界面のGaA
s層12側に電子が誘起され電流が流れるわけである。
As層、13はn型GaAlAs層で、14はショット
キ型のゲート電極、15 、16はそれぞれソースおよ
びドレインオーム性電極である。高速論理回路に適した
ノーマリオフ型のFETの場合には、第1図中AAZ線
に沿った熱平衡状態におけるエネルギーバンド状態図は
第2図の様であり、n−GaAlAs層13はショット
キ障壁の拡散電位差によってすべて空乏化し、チャンネ
ルとなるべきGaAlAs層13との界面のGaAs層
12側には過剰電子は存在せず電流が流れない状態とな
っている。なお、EF 、 Ec 、 Evはそれぞれ
、フェルミレベル、伝導帯下端および価電子帯上端のエ
ネルギーレベルである。ここでゲート14に正電圧を印
加すれば、空乏化したGa−AlAslAs全13た容
量結合によって、GaAlAs層13との界面のGaA
s層12側に電子が誘起され電流が流れるわけである。
一方ゲート14とソース15およびドレイン16との間
では、第3図に示した第1図中B−B/に沿うエネルギ
ーバンド状態図のように、GaAl As層13の表面
電位は充分小さく、表面電位による空乏層はGaAlA
s層全体の厚さより薄く、GaAs層12側の空乏化し
たGaAlAs層内のイオン化したドナー不純物による
電荷量に見あう量の電子層17がGaAs側に形成され
、低抵抗となっていなければならない。このためC+a
AIAs層13の表面電位のコントロールが必要である
が、トv化合物半導体の表面コントロールは容易でなく
、表面準位密度が多く、表面のバンドベンディングが大
きいと低抵抗とならない恐れが大きい。特に表面電位が
ゲート部と同程度になると電子層17がほとんど形成さ
れなくなるのでゲート外の抵抗は極めて大きくなる。こ
のような表面電位による影響を除くため、ゲート部外の
GaAlAs層を厚くしたり(第4図)、ゲート部外の
GaAlAs層の表面側にさらにn+GaAs層18が
設けられたリセス型(第5図)が試みられている。しか
しながらかかる構造では平坦型の特徴が失われてしまう
欠点があった。
では、第3図に示した第1図中B−B/に沿うエネルギ
ーバンド状態図のように、GaAl As層13の表面
電位は充分小さく、表面電位による空乏層はGaAlA
s層全体の厚さより薄く、GaAs層12側の空乏化し
たGaAlAs層内のイオン化したドナー不純物による
電荷量に見あう量の電子層17がGaAs側に形成され
、低抵抗となっていなければならない。このためC+a
AIAs層13の表面電位のコントロールが必要である
が、トv化合物半導体の表面コントロールは容易でなく
、表面準位密度が多く、表面のバンドベンディングが大
きいと低抵抗とならない恐れが大きい。特に表面電位が
ゲート部と同程度になると電子層17がほとんど形成さ
れなくなるのでゲート外の抵抗は極めて大きくなる。こ
のような表面電位による影響を除くため、ゲート部外の
GaAlAs層を厚くしたり(第4図)、ゲート部外の
GaAlAs層の表面側にさらにn+GaAs層18が
設けられたリセス型(第5図)が試みられている。しか
しながらかかる構造では平坦型の特徴が失われてしまう
欠点があった。
また第2図かられかるように従来例では、ゲート部にお
いてはGaAlAsとの界面のGaAs中の電子から見
たゲート電極方向の障壁高さは、通常のショットキゲー
トと同程度の比較的小さいものであるので、ゲートに大
きな正電圧を印加できない欠点があった。
いてはGaAlAsとの界面のGaAs中の電子から見
たゲート電極方向の障壁高さは、通常のショットキゲー
トと同程度の比較的小さいものであるので、ゲートに大
きな正電圧を印加できない欠点があった。
本発明の目的は、空乏化した半導体層を介して電荷を誘
起して動作する電界効果型半導体装置において、以上の
ようなゲート部外の抵抗の大きいこと、およびゲートに
印加しつる電圧の範囲の小さいことの欠点を改善せしめ
た半導体装置を提供することにある。
起して動作する電界効果型半導体装置において、以上の
ようなゲート部外の抵抗の大きいこと、およびゲートに
印加しつる電圧の範囲の小さいことの欠点を改善せしめ
た半導体装置を提供することにある。
本発明の半導体装置は、基本的には第6図に示すように
、高抵抗基板21上に、第1の半導体の高純度あるいは
p型低不純物密度の層22、該第1の半導体より電子親
和力の小さい第2の半導体のn型層nが積載され、蒐−
ト電極25はさらにp+層24を介して前記n型層23
上に設けられ、ゲート電極の両側にソース電極26とド
レイン電極27が配置されたものである。ここでゲート
電極部において、拡散電位差によりて、すべて空乏化し
ているものである。なおゲート部外では以下に述べる様
に電子親和力の差によって第2の半導体層器が空乏化し
、その電荷量に見あう量の電子蓄積層28が第1の半導
体層側に形成されている。
、高抵抗基板21上に、第1の半導体の高純度あるいは
p型低不純物密度の層22、該第1の半導体より電子親
和力の小さい第2の半導体のn型層nが積載され、蒐−
ト電極25はさらにp+層24を介して前記n型層23
上に設けられ、ゲート電極の両側にソース電極26とド
レイン電極27が配置されたものである。ここでゲート
電極部において、拡散電位差によりて、すべて空乏化し
ているものである。なおゲート部外では以下に述べる様
に電子親和力の差によって第2の半導体層器が空乏化し
、その電荷量に見あう量の電子蓄積層28が第1の半導
体層側に形成されている。
以下、具体、例によって本発明の特徴と効果について詳
述する。
述する。
本発明の半導体装置の例として、基板21に半絶縁Ga
As基板、第1の半導体層22として数μmの厚さの有
効アクセプタ密度が1×10′4crrL−3程度のp
−GaAs層、第2の半導体層nとして有効ドナー密度
、5刈017crIL六厚さ約600人のn Tj;’
4 Ga o、yAlo、aAs層、p+層24 と
して有効アクセプタ密度1×101gcIc3、厚さ約
100λc7)p型Ga o、y Al o3Asを用
いてノーマリオフ型電界効果型装置を構成する。第7図
(a) 、 (b)は、この場合の熱平衡状態における
エネルギバンド状態図であり、(a)は第6図中c−c
’線(ゲート部)に沿ったものであり、(1))は同じ
く第6図中D−D’線(ゲート−ソース間)に沿ったも
のである。また第8図はゲーHこ正電圧を印加してnチ
ャンネル29を形成した場合の第6図中c −c’線に
沿ったエネルギーバンド状態図を示す。ここでEF’は
擬フエルミレベルである。すなわち、熱平衡状態では、
ゲート下のn型GaAlAs層%は、p+層24とのp
−n接合の拡散電位差のみによって完全に空乏化し、n
−GaAlAs/L1aAs界面のGaAs 22側
には電子が蓄積されずnチャンネルが形成されていない
。ここでゲート25に圧電圧を印加すると、該空乏化し
たn型GaAlAs f@’13を介した容量結合によ
り電子かへテロ界面に誘起、nチャンネル29が形成さ
れて電流が流れるわけである。この本発明の装置と第1
図ないし第3図の従来例とを比較すると、ショットキ障
壁のビルトイン電位差(Built−in Poten
tial )よりp−n接合の拡散電位差(Diffu
sion Potential )のほうが大きいので
、n −GaAlAs層詔のドーピングレベル、J:
リI)” −GalAs層24のドーピングレベルを大
きくして専らn層側に空乏層が伸びる条件にしてやれば
、本発明の犠界効果型装置のほうが従来例よりn mG
aAlAs層の厚さおよびドナー密度を大きくすること
ができる。したがって、ゲート領域外において、従来例
におけるn −GaAlAsの表面空乏層によるGaA
s 1輪側の電子蓄積量の減少、ソース抵抗の増大は解
消され、本発明の装置では多くの電子が蓄積され、小さ
なソース抵抗がもたらされる。またp+層Uは、若干な
がらp+側にも伸びる空乏層の厚さより厚いことが望ま
しいが、上記例のように高濃度ドープの場合にはこの厚
さは極めて薄く、プレーナ型構造と同等の構造が実現で
きるのは明らかであろう。
As基板、第1の半導体層22として数μmの厚さの有
効アクセプタ密度が1×10′4crrL−3程度のp
−GaAs層、第2の半導体層nとして有効ドナー密度
、5刈017crIL六厚さ約600人のn Tj;’
4 Ga o、yAlo、aAs層、p+層24 と
して有効アクセプタ密度1×101gcIc3、厚さ約
100λc7)p型Ga o、y Al o3Asを用
いてノーマリオフ型電界効果型装置を構成する。第7図
(a) 、 (b)は、この場合の熱平衡状態における
エネルギバンド状態図であり、(a)は第6図中c−c
’線(ゲート部)に沿ったものであり、(1))は同じ
く第6図中D−D’線(ゲート−ソース間)に沿ったも
のである。また第8図はゲーHこ正電圧を印加してnチ
ャンネル29を形成した場合の第6図中c −c’線に
沿ったエネルギーバンド状態図を示す。ここでEF’は
擬フエルミレベルである。すなわち、熱平衡状態では、
ゲート下のn型GaAlAs層%は、p+層24とのp
−n接合の拡散電位差のみによって完全に空乏化し、n
−GaAlAs/L1aAs界面のGaAs 22側
には電子が蓄積されずnチャンネルが形成されていない
。ここでゲート25に圧電圧を印加すると、該空乏化し
たn型GaAlAs f@’13を介した容量結合によ
り電子かへテロ界面に誘起、nチャンネル29が形成さ
れて電流が流れるわけである。この本発明の装置と第1
図ないし第3図の従来例とを比較すると、ショットキ障
壁のビルトイン電位差(Built−in Poten
tial )よりp−n接合の拡散電位差(Diffu
sion Potential )のほうが大きいので
、n −GaAlAs層詔のドーピングレベル、J:
リI)” −GalAs層24のドーピングレベルを大
きくして専らn層側に空乏層が伸びる条件にしてやれば
、本発明の犠界効果型装置のほうが従来例よりn mG
aAlAs層の厚さおよびドナー密度を大きくすること
ができる。したがって、ゲート領域外において、従来例
におけるn −GaAlAsの表面空乏層によるGaA
s 1輪側の電子蓄積量の減少、ソース抵抗の増大は解
消され、本発明の装置では多くの電子が蓄積され、小さ
なソース抵抗がもたらされる。またp+層Uは、若干な
がらp+側にも伸びる空乏層の厚さより厚いことが望ま
しいが、上記例のように高濃度ドープの場合にはこの厚
さは極めて薄く、プレーナ型構造と同等の構造が実現で
きるのは明らかであろう。
ここで具体的数値をもって第1図ないし第3図の従来例
と上記本発明の実施例との比較をする。
と上記本発明の実施例との比較をする。
従来例として、上記本発明の例と同様に、第1図中12
の層として有効アクセプタ密度1×10I4crIL−
3程度のp−−GaAs層、層13として有効ドナー密
度5×1017CrrL−3のn型Gao、7Al O
,3Asを用いる。またショットキ型ゲートのバリア高
さを0.8e■、ゲート外のn−GaAlAs層13
および本発明の層23の表面電位を−0,4vとする。
の層として有効アクセプタ密度1×10I4crIL−
3程度のp−−GaAs層、層13として有効ドナー密
度5×1017CrrL−3のn型Gao、7Al O
,3Asを用いる。またショットキ型ゲートのバリア高
さを0.8e■、ゲート外のn−GaAlAs層13
および本発明の層23の表面電位を−0,4vとする。
また半導体各層の界面は理想的に急峻に形成されている
ものとする。さて従来例において、ノーマリオフ型装置
におけるn −GaAlAs層13の厚さは約350A
であり、表面電位が−0,4Vであるゲート外のn −
GaA 1ん71ん界面に蓄積される電子の面密度は約
7 XIO”cm−2である。−力木発明において、同
様なしきい値電圧のノーマリオフ型装置では、n−Ga
AlAs層おの厚さは約600にと厚くでき、したがっ
てゲート外のへテロ界面に蓄積される電子の面密度は約
1.4 X IQ” CwL−”と、従来例の約2倍と
はるかに大きくなり、したがってソース抵抗を大きく低
減できる。またこの本発明例において、n型GaAlA
s層23の有効ドナー密度を1×1018CrfL−3
に上げても該層の厚さは約400穴といまだ厚く、この
ときゲート外のへテロ界面に蓄積される電子の面密度は
約2×10I2CIrL−2とさらに抵抗が小さくなる
。この抵抗の低減化の割合は、n −GaA IAs層
の表面電位が一側に大きくなる程大きくなることは明ら
かであろう。なぜならば従来例においてn −GaAl
As層の表面電位がゲート下と同じになれば、ソース
抵抗が無限大となるのに対し、本発明ではいまだ約IX
IQ”cm−3と充分多量の電子が蓄積されているから
である。また本発明においてはチャンネルの電子に対す
るゲート電極側の障壁の高さは約1,8eVであり、従
来例のショットキ型ゲートの場合の2倍程度と、はるか
に高いことも明らかであろう。
ものとする。さて従来例において、ノーマリオフ型装置
におけるn −GaAlAs層13の厚さは約350A
であり、表面電位が−0,4Vであるゲート外のn −
GaA 1ん71ん界面に蓄積される電子の面密度は約
7 XIO”cm−2である。−力木発明において、同
様なしきい値電圧のノーマリオフ型装置では、n−Ga
AlAs層おの厚さは約600にと厚くでき、したがっ
てゲート外のへテロ界面に蓄積される電子の面密度は約
1.4 X IQ” CwL−”と、従来例の約2倍と
はるかに大きくなり、したがってソース抵抗を大きく低
減できる。またこの本発明例において、n型GaAlA
s層23の有効ドナー密度を1×1018CrfL−3
に上げても該層の厚さは約400穴といまだ厚く、この
ときゲート外のへテロ界面に蓄積される電子の面密度は
約2×10I2CIrL−2とさらに抵抗が小さくなる
。この抵抗の低減化の割合は、n −GaA IAs層
の表面電位が一側に大きくなる程大きくなることは明ら
かであろう。なぜならば従来例においてn −GaAl
As層の表面電位がゲート下と同じになれば、ソース
抵抗が無限大となるのに対し、本発明ではいまだ約IX
IQ”cm−3と充分多量の電子が蓄積されているから
である。また本発明においてはチャンネルの電子に対す
るゲート電極側の障壁の高さは約1,8eVであり、従
来例のショットキ型ゲートの場合の2倍程度と、はるか
に高いことも明らかであろう。
本発明の他の実施例は、上記第1の実施例におけるp+
層冴としてのp+−GaAlAs O,B As層に代
えて、p” GaAs層を用いたものである。該p+−
GaAs層のアクセプタ密度、厚さとして第1の実施例
と同じ値を用いると、第7図(a)の熱平衡状態のエネ
ルギーバンド状態図に相対するものは、本例では第9図
となり、ゲートの障壁の高さが若干域するが、ゲート外
c7) n −GaAIAs/GaAs ヘテロ界面に
蓄積される電子の面密度等基本動作は第1の例と同等で
ある。
層冴としてのp+−GaAlAs O,B As層に代
えて、p” GaAs層を用いたものである。該p+−
GaAs層のアクセプタ密度、厚さとして第1の実施例
と同じ値を用いると、第7図(a)の熱平衡状態のエネ
ルギーバンド状態図に相対するものは、本例では第9図
となり、ゲートの障壁の高さが若干域するが、ゲート外
c7) n −GaAIAs/GaAs ヘテロ界面に
蓄積される電子の面密度等基本動作は第1の例と同等で
ある。
さて、上記本発明の半導体装置の基本的製造工程は第1
0図を参照して次のようである。半絶縁性GaAs基板
21上に高純度GaAs層22、n −GaAlAs層
23% p+GaAlAsあるいはp+−GaAs層2
4を連続的に、例えば分子線エピタキシャル法によって
成長する(第10図(a))。ゲート電極四を例えばん
膜を被着、エツチングあるいはりフトオフによって形成
する(第10図(b))。ソース電極26およびドレイ
ン電極27を、例えばNi/Au Geを被着、合金化
によって形成する(第10図(C))。次いでゲート−
ソース間およびゲート−ドレイン間のp4一層24をエ
ツチング除去する(第10図(d))工程で成る。ただ
しソース、ドレイン電極形成の工程は必ずしも上記工程
順に限ることなく全半導体層成長後ならいつでも良い。
0図を参照して次のようである。半絶縁性GaAs基板
21上に高純度GaAs層22、n −GaAlAs層
23% p+GaAlAsあるいはp+−GaAs層2
4を連続的に、例えば分子線エピタキシャル法によって
成長する(第10図(a))。ゲート電極四を例えばん
膜を被着、エツチングあるいはりフトオフによって形成
する(第10図(b))。ソース電極26およびドレイ
ン電極27を、例えばNi/Au Geを被着、合金化
によって形成する(第10図(C))。次いでゲート−
ソース間およびゲート−ドレイン間のp4一層24をエ
ツチング除去する(第10図(d))工程で成る。ただ
しソース、ドレイン電極形成の工程は必ずしも上記工程
順に限ることなく全半導体層成長後ならいつでも良い。
また前記p+層24のエツチングに際しては、ゲート電
極をエツチングのマスクとして使うことができ、特別な
マスク工程の不要な自己整合によって行なわれる。また
このエツチングをゲート、ソースおよびドレイン電極の
うち、2端子あるいは3端子の電流電圧特性を測定しな
がら行うことができる。すなわちソース抵抗が最小とな
るエツチング量を容易に決定できることである。
極をエツチングのマスクとして使うことができ、特別な
マスク工程の不要な自己整合によって行なわれる。また
このエツチングをゲート、ソースおよびドレイン電極の
うち、2端子あるいは3端子の電流電圧特性を測定しな
がら行うことができる。すなわちソース抵抗が最小とな
るエツチング量を容易に決定できることである。
さらにp+十層4とn −GaAlAs層23 (7)
−T−ッf 7グ選択比の大きいエツチング液でp+
十層4を専らエツチングし、さらにサイドエツチングを
行えば、第10図(e)のように実効ゲート長の短い装
置を容易に製造できることである。このとき例えばp土
層24に1)+−GaAsを用いた場合、アルカリ性の
KI、 、 KlおよびKOH水溶液から成るGaAl
Asに対するGaAsのエツチング速度比の大きいエツ
チング液を用いれば良い。さらに本発明の半導体装置は
、熱処理によるp+十層4のアクセプタ不純物のn−G
aAlAs層23への拡散によってしきい値電圧を制御
できる。
−T−ッf 7グ選択比の大きいエツチング液でp+
十層4を専らエツチングし、さらにサイドエツチングを
行えば、第10図(e)のように実効ゲート長の短い装
置を容易に製造できることである。このとき例えばp土
層24に1)+−GaAsを用いた場合、アルカリ性の
KI、 、 KlおよびKOH水溶液から成るGaAl
Asに対するGaAsのエツチング速度比の大きいエツ
チング液を用いれば良い。さらに本発明の半導体装置は
、熱処理によるp+十層4のアクセプタ不純物のn−G
aAlAs層23への拡散によってしきい値電圧を制御
できる。
すなわち、p土層のアクセプタ不純物としてBe 。
Zn等を用いると、これ等のアクセプタ不純物の拡散は
n−GaAlAs層のドナー不純物ノ(例えば8+が代
表的であO〆纂よりもはるかに低温で、例えは600℃
程度で拡散できるので、n −GaAlAs7fl 2
:3と高純度GaAs層22のへテロ接合に影響を与え
ることなく、p+十層4とn −GaAlAs M23
のp−n接合位置をn −GaAlAs層側に移動させ
ることができ、しきい値電圧を+側にシフトすることが
できるのである。なお本工程は、上記第10図(a)か
ら(e)に示した工程中何時でも可能であり、例えば第
10図(d)に示した工程後に行った場合には、本工程
後の構造は第10図(f)となる。またこのときには特
性を測定しながら拡散を行えるので、しきい値電圧の制
御上有利である。
n−GaAlAs層のドナー不純物ノ(例えば8+が代
表的であO〆纂よりもはるかに低温で、例えは600℃
程度で拡散できるので、n −GaAlAs7fl 2
:3と高純度GaAs層22のへテロ接合に影響を与え
ることなく、p+十層4とn −GaAlAs M23
のp−n接合位置をn −GaAlAs層側に移動させ
ることができ、しきい値電圧を+側にシフトすることが
できるのである。なお本工程は、上記第10図(a)か
ら(e)に示した工程中何時でも可能であり、例えば第
10図(d)に示した工程後に行った場合には、本工程
後の構造は第10図(f)となる。またこのときには特
性を測定しながら拡散を行えるので、しきい値電圧の制
御上有利である。
以上本発明の半導体装置およびその製造方法の基本につ
いて述べたが、本発明の変形構造は他にも種々考えられ
る。第11図はその一例であり、この例ではチャンネル
の電子を効率良く供給しかつ収集するために、ソースお
よびドレイン領域にn+領域30および31が形成され
たものである。また第12図も本発明の他の例であり、
この例では、第2の半導体層23(前記実施例ではn
−GaAl As層)の外側に、別の半導体のり+層、
例えばn”−GaAs層を32を設けたものである。こ
の層は、GaAlAsが酸化するのを防ぐこと、および
ソース抵抗をさらに低減することを目的とするが、明確
な層をなさず例えばn −GaA I As層が表面に
向かってCfaAIAsから漸9 GaAsへと変化し
ている状rWでも良い。
いて述べたが、本発明の変形構造は他にも種々考えられ
る。第11図はその一例であり、この例ではチャンネル
の電子を効率良く供給しかつ収集するために、ソースお
よびドレイン領域にn+領域30および31が形成され
たものである。また第12図も本発明の他の例であり、
この例では、第2の半導体層23(前記実施例ではn
−GaAl As層)の外側に、別の半導体のり+層、
例えばn”−GaAs層を32を設けたものである。こ
の層は、GaAlAsが酸化するのを防ぐこと、および
ソース抵抗をさらに低減することを目的とするが、明確
な層をなさず例えばn −GaA I As層が表面に
向かってCfaAIAsから漸9 GaAsへと変化し
ている状rWでも良い。
また第2の半導体層23の第1の半導体層20こ接した
部分をアンドープにして移動度をさらに高めることも当
然考えられる。
部分をアンドープにして移動度をさらに高めることも当
然考えられる。
なお、以上においては、電子をキャリアとする、すなわ
ちn−チャンネルの半導体装置について説明した。キャ
リアが正孔、すなわちp−ナヤンネルの半導体装置につ
いても同様に考えられる。この場合、本発明の半導体装
置は、高抵抗基板上に高純度あるいはn型低不純物密度
の第1の半導体層22′該第1の半導体層より電子親和
力とバンドギャップの和の大きい第2の半導体のp型層
n′が積載され、ゲート電極25′はさらにn土層24
′を介して前記p型層詔′上に設けられ、ゲート電極の
両側にソース電極とドレイン電極が配置されたものであ
る。
ちn−チャンネルの半導体装置について説明した。キャ
リアが正孔、すなわちp−ナヤンネルの半導体装置につ
いても同様に考えられる。この場合、本発明の半導体装
置は、高抵抗基板上に高純度あるいはn型低不純物密度
の第1の半導体層22′該第1の半導体層より電子親和
力とバンドギャップの和の大きい第2の半導体のp型層
n′が積載され、ゲート電極25′はさらにn土層24
′を介して前記p型層詔′上に設けられ、ゲート電極の
両側にソース電極とドレイン電極が配置されたものであ
る。
なお、第7図(a)に対応する熱平衡状態におけるゲー
ト部のエネルキーバンド状態図は第13図であり、ゲー
ト部では前記p型層U′は全て空乏化し、この空乏化し
た半導体層の容量結合によってトランジスタ動作が行わ
れる。ここで、第1の半導体としてGe、第2の半導体
としてGaAsを用いることができる。
ト部のエネルキーバンド状態図は第13図であり、ゲー
ト部では前記p型層U′は全て空乏化し、この空乏化し
た半導体層の容量結合によってトランジスタ動作が行わ
れる。ここで、第1の半導体としてGe、第2の半導体
としてGaAsを用いることができる。
第1図は空乏化したn型半導体層を介して電荷を誘起し
て動作する電界効果型半導体装置の従来例で、第2図お
よび第3図は第1図中A−A’およびB−B/線に沿う
熱平衡状態におけるエネルキーバンドダイヤグラムであ
る。第4図および第5図は従来例においてソース抵抗を
低減するために用いられた構造を示すものである。ここ
で、11:高抵抗基板、12:高純度(JaAs層、1
3 : n−GaAIAs層、14:ショットキ型のゲ
ート電極、15:ソース電極、16: ドレイン電極、
17:ゲート外の電子蓄積層、18:計−GaAs層、
EF:フェルミレヘル、EC:伝導帯下端、1’rV:
価電子帯上端である。第6図は本発明の半導体装置の構
造を示す断面図で、第7図(a)および(b)は第6図
中C−C/線、D−D’線に沿う熱平衡状態におけるエ
ネルギーバンド状態図である。第8図はゲートに正電圧
を印加した時の第6図中C−C’ iに沿うエネルギー
バンド状態図である。第9図は本発明の他の実施例を示
す熱平衡状態でのゲート部のエネルギーバンド状態図で
ある。第10図は本発明の半導体装置の製造工程を示す
図である。第11図および第12図は本発明の半導体装
置の他の例である。ここで1,21 :高抵抗基板、2
2:高純度あるいはp−の第1の半導体層、23二n型
の第2の半導体層、24:p+層、25:ゲート電極、
26:ソース電極、27:ドレイン電極、28=ゲート
外の電子蓄積層、29 : n−チャンネル。 30および31:n+領領域32 : n+)@、EF
′:擬フェルミレベルである。第13図はp−チャンネ
ルの本発明の半導体装置の熱平衡状態でのゲート部のエ
ネルギーバンド状態図であり、22′:高純度の第1の
半導体層、23’;p型9第2の半導体層、24’:’
n+層、25′二ゲート電極である。 才 7 圓 f z 層 矛3図 76 ロ オ 8 口 才 11 図 T /20 オ9園 z〃 矛13図 才 10 口 ((2) Cd)(b)
(e)(C)
(t) 手続補正書(自発) 昭和 年58・1?・171−1 特許庁長官 殿 1、事件の表示 昭和57年 特許 願第132
609 %2、発明の名称 中導一体装置 3、補正をする者 事件との関係 出 願 人東京都港区芝五
jゴ」33番1g・ (423) 日本電気株式会社 代表者 関本忠弘 4、代理人 5、補正の対除 明細書の発明の詳細な説明の欄および図面6 補正の内
容 (1)明細書記13頁12行目の後に次の文を挿入する
。 「以上では、ノーマリオフ型装置について説明したが、
本発明の半導体装置は原理的にノーマリオン型装置にも
有効である。この場合は、P’424下のn層の厚さを
ノーマリオフ型の場合より厚くし、熱平衡状態において
ゲート下のGaAs層22側に電子が蓄積されるように
すれは良い。」(2)本願添付図面の第1図と第5図を
別紙図面のように補正する。 71 図 75図 279
て動作する電界効果型半導体装置の従来例で、第2図お
よび第3図は第1図中A−A’およびB−B/線に沿う
熱平衡状態におけるエネルキーバンドダイヤグラムであ
る。第4図および第5図は従来例においてソース抵抗を
低減するために用いられた構造を示すものである。ここ
で、11:高抵抗基板、12:高純度(JaAs層、1
3 : n−GaAIAs層、14:ショットキ型のゲ
ート電極、15:ソース電極、16: ドレイン電極、
17:ゲート外の電子蓄積層、18:計−GaAs層、
EF:フェルミレヘル、EC:伝導帯下端、1’rV:
価電子帯上端である。第6図は本発明の半導体装置の構
造を示す断面図で、第7図(a)および(b)は第6図
中C−C/線、D−D’線に沿う熱平衡状態におけるエ
ネルギーバンド状態図である。第8図はゲートに正電圧
を印加した時の第6図中C−C’ iに沿うエネルギー
バンド状態図である。第9図は本発明の他の実施例を示
す熱平衡状態でのゲート部のエネルギーバンド状態図で
ある。第10図は本発明の半導体装置の製造工程を示す
図である。第11図および第12図は本発明の半導体装
置の他の例である。ここで1,21 :高抵抗基板、2
2:高純度あるいはp−の第1の半導体層、23二n型
の第2の半導体層、24:p+層、25:ゲート電極、
26:ソース電極、27:ドレイン電極、28=ゲート
外の電子蓄積層、29 : n−チャンネル。 30および31:n+領領域32 : n+)@、EF
′:擬フェルミレベルである。第13図はp−チャンネ
ルの本発明の半導体装置の熱平衡状態でのゲート部のエ
ネルギーバンド状態図であり、22′:高純度の第1の
半導体層、23’;p型9第2の半導体層、24’:’
n+層、25′二ゲート電極である。 才 7 圓 f z 層 矛3図 76 ロ オ 8 口 才 11 図 T /20 オ9園 z〃 矛13図 才 10 口 ((2) Cd)(b)
(e)(C)
(t) 手続補正書(自発) 昭和 年58・1?・171−1 特許庁長官 殿 1、事件の表示 昭和57年 特許 願第132
609 %2、発明の名称 中導一体装置 3、補正をする者 事件との関係 出 願 人東京都港区芝五
jゴ」33番1g・ (423) 日本電気株式会社 代表者 関本忠弘 4、代理人 5、補正の対除 明細書の発明の詳細な説明の欄および図面6 補正の内
容 (1)明細書記13頁12行目の後に次の文を挿入する
。 「以上では、ノーマリオフ型装置について説明したが、
本発明の半導体装置は原理的にノーマリオン型装置にも
有効である。この場合は、P’424下のn層の厚さを
ノーマリオフ型の場合より厚くし、熱平衡状態において
ゲート下のGaAs層22側に電子が蓄積されるように
すれは良い。」(2)本願添付図面の第1図と第5図を
別紙図面のように補正する。 71 図 75図 279
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、高抵抗基板上の、高純度あるいはp型低不純物密度
の第1の半導体層上に該第1の半導体より電子親和力の
小さい第2の半導体のn型層が積層されてなり、ゲート
電極が前記n型層上に設けられたp”JWtを介して設
けられていると共に、該ゲート電極の両側にソース電極
とドレイン電極が配置され、ゲート部を構成する前記n
型層が全て空乏化していることを特徴とする半導体装置
。 2、高抵抗基板上の、高純度あるいはn型低不純物密度
の第1の半導体層上に該第1の半導体より電子親和力と
バンドギャップの和の大きい第2の半導体のp型層が積
層されてなり、ゲート電極が前記p型層上に設けられた
n+層を介して設けられていると共に、該ゲート電極の
両側にソース電極とドレイン電極が配置され、ゲート部
を構成する前記p型層が全て空乏化していることを特徴
とする半導体装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57132609A JPH0624208B2 (ja) | 1982-07-29 | 1982-07-29 | 半導体装置 |
| EP83107446A EP0100529B1 (en) | 1982-07-29 | 1983-07-28 | High speed field-effect transistor employing heterojunction |
| DE8383107446T DE3367702D1 (en) | 1982-07-29 | 1983-07-28 | High speed field-effect transistor employing heterojunction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57132609A JPH0624208B2 (ja) | 1982-07-29 | 1982-07-29 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5922367A true JPS5922367A (ja) | 1984-02-04 |
| JPH0624208B2 JPH0624208B2 (ja) | 1994-03-30 |
Family
ID=15085328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57132609A Expired - Lifetime JPH0624208B2 (ja) | 1982-07-29 | 1982-07-29 | 半導体装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0100529B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0624208B2 (ja) |
| DE (1) | DE3367702D1 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59178776A (ja) * | 1983-03-29 | 1984-10-11 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| JPS6010785A (ja) * | 1983-06-30 | 1985-01-19 | Fujitsu Ltd | 電界効果トランジスタおよびその製造方法 |
| JPS60176275A (ja) * | 1984-02-22 | 1985-09-10 | Nec Corp | 集積型半導体装置 |
| JPS60210879A (ja) * | 1984-04-03 | 1985-10-23 | Nec Corp | 電界効果トランジスタ |
| US4582690A (en) * | 1984-08-06 | 1986-04-15 | University Of Waterloo | Oxidation of polythionates |
| JPS61176161A (ja) * | 1985-01-31 | 1986-08-07 | Nec Corp | ヘテロゲ−ト電界効果トランジスタ |
| JPS61230381A (ja) * | 1985-04-05 | 1986-10-14 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPS61245511A (ja) * | 1985-02-05 | 1986-10-31 | レム ソシエテ アノニム | 直流及び交流用変流器 |
| JPS61192128U (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-29 | ||
| JPS62239586A (ja) * | 1986-04-07 | 1987-10-20 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | Fetデバイスの製造方法 |
| JP2013123074A (ja) * | 2013-02-01 | 2013-06-20 | Toyota Motor Corp | 半導体装置とその製造方法 |
| JP2015135992A (ja) * | 2015-04-30 | 2015-07-27 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置とその製造方法 |
| US9184271B2 (en) | 2004-07-20 | 2015-11-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | III-V HEMT devices |
| WO2018181237A1 (ja) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 半導体装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH084138B2 (ja) * | 1986-05-23 | 1996-01-17 | 日本電気株式会社 | 半導体装置 |
| US4827320A (en) * | 1986-09-19 | 1989-05-02 | University Of Illinois | Semiconductor device with strained InGaAs layer |
| DE3639433A1 (de) * | 1986-11-18 | 1988-05-26 | Licentia Gmbh | Halbleiteranordnung |
| CN103904111B (zh) * | 2014-01-20 | 2017-01-04 | 西安电子科技大学 | 基于增强型AlGaN/GaN HEMT器件结构及其制作方法 |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS58147169A (ja) * | 1982-02-26 | 1983-09-01 | Fujitsu Ltd | 高電子移動度トランジスタの製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2386903A1 (fr) * | 1977-04-08 | 1978-11-03 | Thomson Csf | Transistor a effet de champ sur support a grande bande interdite |
| DE2913068A1 (de) * | 1979-04-02 | 1980-10-23 | Max Planck Gesellschaft | Heterostruktur-halbleiterkoerper und verwendung hierfuer |
| US4663643A (en) * | 1981-04-23 | 1987-05-05 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and process for producing the same |
-
1982
- 1982-07-29 JP JP57132609A patent/JPH0624208B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1983
- 1983-07-28 DE DE8383107446T patent/DE3367702D1/de not_active Expired
- 1983-07-28 EP EP83107446A patent/EP0100529B1/en not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58147169A (ja) * | 1982-02-26 | 1983-09-01 | Fujitsu Ltd | 高電子移動度トランジスタの製造方法 |
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| JPS6010785A (ja) * | 1983-06-30 | 1985-01-19 | Fujitsu Ltd | 電界効果トランジスタおよびその製造方法 |
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| US4582690A (en) * | 1984-08-06 | 1986-04-15 | University Of Waterloo | Oxidation of polythionates |
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| JPS61192128U (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-29 | ||
| JPS62239586A (ja) * | 1986-04-07 | 1987-10-20 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | Fetデバイスの製造方法 |
| US9184271B2 (en) | 2004-07-20 | 2015-11-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | III-V HEMT devices |
| US9735260B2 (en) | 2004-07-20 | 2017-08-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | III-V HEMT devices |
| JP2013123074A (ja) * | 2013-02-01 | 2013-06-20 | Toyota Motor Corp | 半導体装置とその製造方法 |
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| WO2018181237A1 (ja) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0100529A1 (en) | 1984-02-15 |
| JPH0624208B2 (ja) | 1994-03-30 |
| EP0100529B1 (en) | 1986-11-12 |
| DE3367702D1 (en) | 1987-01-02 |
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