JPS6123364A - 電界効果トランジスタ - Google Patents
電界効果トランジスタInfo
- Publication number
- JPS6123364A JPS6123364A JP59142409A JP14240984A JPS6123364A JP S6123364 A JPS6123364 A JP S6123364A JP 59142409 A JP59142409 A JP 59142409A JP 14240984 A JP14240984 A JP 14240984A JP S6123364 A JPS6123364 A JP S6123364A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- effect transistor
- field effect
- semiconductor layer
- gate electrode
- Prior art date
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- Pending
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
- H10D62/85—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group III-V materials, e.g. GaAs
- H10D62/852—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group III-V materials, e.g. GaAs being Group III-V materials comprising three or more elements, e.g. AlGaN or InAsSbP
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/40—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
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】
(産業上の利用分野)
この発明は二次元状態に分布する高移動度の電子の流量
を電界によって制御する電界効果トランジスタに関する
ものである。
を電界によって制御する電界効果トランジスタに関する
ものである。
(従来の技術)
従来、二次元電子ガスを利用した超高速電子デバイスが
提案されている。この種のデバイスで最近提案された電
界効果トランジスタの構造及びエネルギーバンド構造図
を第4図(Al及び(BlにそれぞGaAs層4を順次
に形成し、このGaAs層4内に二次電子ガス層5(破
線で示す)が形成される構造となっている。尚、6はこ
のGaAs層4上に設けたiゲート電極、?及び8はA
u−Ge / Ni / Auのソース電極及びドレイ
ン電極である。
提案されている。この種のデバイスで最近提案された電
界効果トランジスタの構造及びエネルギーバンド構造図
を第4図(Al及び(BlにそれぞGaAs層4を順次
に形成し、このGaAs層4内に二次電子ガス層5(破
線で示す)が形成される構造となっている。尚、6はこ
のGaAs層4上に設けたiゲート電極、?及び8はA
u−Ge / Ni / Auのソース電極及びドレイ
ン電極である。
第4図(B)はこの構造の取り得るエネルギーバンド構
造を示す線図であり、縦軸にエネルギーレベルを取り、
横軸にゲート電極側からの順次の各層に対応する領域を
取って示しである。尚、9はフェルミレベルである。
造を示す線図であり、縦軸にエネルギーレベルを取り、
横軸にゲート電極側からの順次の各層に対応する領域を
取って示しである。尚、9はフェルミレベルである。
との構造の電界効果トランジスタにおいては、n −A
I!(、,8Gao、7A、s層3内の電子が不純物無
添加のGaAs層4に拡散によって流出し、この層4内
に二次元的に分布する自由電子ガスとして蓄積される。
I!(、,8Gao、7A、s層3内の電子が不純物無
添加のGaAs層4に拡散によって流出し、この層4内
に二次元的に分布する自由電子ガスとして蓄積される。
この二次元電子ガスの蓄積量はゲート電極6に正のバイ
アス電圧を印加することによって増大トバンドとなると
、蓄積した二次元電子ガス5が)1′ど′のGaAs層
4を経由してゲート電極6へと流出二次元電子ガスを蓄
積させることが出来なかった。
アス電圧を印加することによって増大トバンドとなると
、蓄積した二次元電子ガス5が)1′ど′のGaAs層
4を経由してゲート電極6へと流出二次元電子ガスを蓄
積させることが出来なかった。
従って相互コンダクタンスg□にも制限があり、高速動
作にも限界があった。
作にも限界があった。
(問題点を解決するための手段)
従って、この発明の目的は二次元電子ガスの蓄積可能な
量が制限されない高電子移動度電界効果トランジスタを
提供することにある。
量が制限されない高電子移動度電界効果トランジスタを
提供することにある。
この目的の達成を図るため、この発明では、基板の上側
に、ドナー型の不純物を添加した電子親和が小さい第一
半導体層、該第一半導体層上に設けた不純物無添加の電
子親和力の大きい第二子井戸中の蓄積電子がチャンネル
層を形成し、該半導体層が井戸型ポテンシャルとなり、
そこに二次元電子ガスを蓄積するので、二次元電子ガス
の移動度が大きくなる。
に、ドナー型の不純物を添加した電子親和が小さい第一
半導体層、該第一半導体層上に設けた不純物無添加の電
子親和力の大きい第二子井戸中の蓄積電子がチャンネル
層を形成し、該半導体層が井戸型ポテンシャルとなり、
そこに二次元電子ガスを蓄積するので、二次元電子ガス
の移動度が大きくなる。
さらに、第二半導体層とゲート電極との間に高抵抗層が
設けられているので、二次元電子のゲート電極への流出
がなく、二次元電子の蓄積量、を増大させることが出来
ると共に、ここに蓄積される電子は下側の第一半導体層
から供給されるのみならず、ゲート電圧の印加により誘
起された電子も加わ4ので、二次元電子の蓄積量が大幅
に増大する。
設けられているので、二次元電子のゲート電極への流出
がなく、二次元電子の蓄積量、を増大させることが出来
ると共に、ここに蓄積される電子は下側の第一半導体層
から供給されるのみならず、ゲート電圧の印加により誘
起された電子も加わ4ので、二次元電子の蓄積量が大幅
に増大する。
(実施例)
以下、図面を参照してこの発明の実施例につき説明する
。尚、この実施例ではAlGaAs/ GaAs系の電
界効果トランジスタにつき説明する。従って−バンド構
造を夫々示す線図である。
。尚、この実施例ではAlGaAs/ GaAs系の電
界効果トランジスタにつき説明する。従って−バンド構
造を夫々示す線図である。
第1図(A)に示す構造においては、基板を半絶縁性G
aAs基板とし、その上に第一不純物無添加(アンドー
プという)層であるアンド−プA16 、B Ga 6
.748層2、ドナー型の不純物を添加した電子親和力
が小さい第一半導体層としてのn+−Allo、B G
ao、7 As層8、厚さが約80OAの電子親和力の
大きいアンドープGaAs層11及び絶縁に近い高抵抗
層としての約40OAの厚さのアンドープ1 o、a
Qa O,? As層12を順次に具えている。ここで
絶縁に近い高抵抗層とはいわゆる半絶縁層とか絶縁層と
かを含む意味である。この高抵抗層12上にゲート電極
6、ソース電極?及びドレイン電極8を具えている。
aAs基板とし、その上に第一不純物無添加(アンドー
プという)層であるアンド−プA16 、B Ga 6
.748層2、ドナー型の不純物を添加した電子親和力
が小さい第一半導体層としてのn+−Allo、B G
ao、7 As層8、厚さが約80OAの電子親和力の
大きいアンドープGaAs層11及び絶縁に近い高抵抗
層としての約40OAの厚さのアンドープ1 o、a
Qa O,? As層12を順次に具えている。ここで
絶縁に近い高抵抗層とはいわゆる半絶縁層とか絶縁層と
かを含む意味である。この高抵抗層12上にゲート電極
6、ソース電極?及びドレイン電極8を具えている。
この構造の雷、解効果トランジスタを作動させるだめに
は、n AA+o、BGao、7A、8層3内の電子
をアンドープGaAs層11内に拡散させて二次元電子
ガススル。従って、エネルギーバンドはフラットバンド
となり、アンドープGaAs層11中のアンドープAl
o、3Gao4 As層との接合境界面側にも二次電子
ガスが蓄積されるようになり、かつ、このアンドープG
aAs層11が薄いため、このアンドープGaAs層1
1に形成された井戸型ポテンシャル内全体に、別々に分
離されることなく、二次元電子ガスが分布して蓄積され
ることとなる。このように蓄積された二次元電子ガスは
チャンネル層を形成する。
は、n AA+o、BGao、7A、8層3内の電子
をアンドープGaAs層11内に拡散させて二次元電子
ガススル。従って、エネルギーバンドはフラットバンド
となり、アンドープGaAs層11中のアンドープAl
o、3Gao4 As層との接合境界面側にも二次電子
ガスが蓄積されるようになり、かつ、このアンドープG
aAs層11が薄いため、このアンドープGaAs層1
1に形成された井戸型ポテンシャル内全体に、別々に分
離されることなく、二次元電子ガスが分布して蓄積され
ることとなる。このように蓄積された二次元電子ガスは
チャンネル層を形成する。
この二次元電子は高抵抗層であるアンドープA10.8
Gao、7As層による障壁が高いので、ゲート電極6
へ流出して失なわれることがない。又、これら二次元電
子ガスはアンドープGaAs層11中に存在する為、散
乱が少なく高電子移動度を示す。
Gao、7As層による障壁が高いので、ゲート電極6
へ流出して失なわれることがない。又、これら二次元電
子ガスはアンドープGaAs層11中に存在する為、散
乱が少なく高電子移動度を示す。
尚、この場合、この電界効果トランジスタではアンドー
プklo、8Ga(、,7AS層12の厚さを約40O
A、−、T、L、’j”、第2図(Al及び(Blはこ
の発明の第二実施例を説明この実施例では、第一半導体
層3であるn −i、8Ga、。
プklo、8Ga(、,7AS層12の厚さを約40O
A、−、T、L、’j”、第2図(Al及び(Blはこ
の発明の第二実施例を説明この実施例では、第一半導体
層3であるn −i、8Ga、。
As層と第二半導体層11であるアンドープGaAs層
との間に、第二不純物無添加層18すなわち厚さが60
A程度の□アンドープkl、8Gao、? As層を設
けると共に、高抵抗層12であるアンドープA7o、8
Gao4A8一層の上に第一不純物添加層14すなわち
slをlXl0 am程度の濃度でドープした20
0λ程度の厚さの、空乏化したn +Al O、B G
a o 、7Aε層を設け、この第一不純物添加層14
上にゲート電極を設け、さらにソース電極7及びドレイ
ン電極8をこの第一不純物添加層14上に部分的に設け
た第二不純物添加/ii 1’ 5すなわちSi it
I X 1018’cm程度の濃度でドープした50
01程度の厚さのCaAs層を介して設けた構造となっ
ている。
との間に、第二不純物無添加層18すなわち厚さが60
A程度の□アンドープkl、8Gao、? As層を設
けると共に、高抵抗層12であるアンドープA7o、8
Gao4A8一層の上に第一不純物添加層14すなわち
slをlXl0 am程度の濃度でドープした20
0λ程度の厚さの、空乏化したn +Al O、B G
a o 、7Aε層を設け、この第一不純物添加層14
上にゲート電極を設け、さらにソース電極7及びドレイ
ン電極8をこの第一不純物添加層14上に部分的に設け
た第二不純物添加/ii 1’ 5すなわちSi it
I X 1018’cm程度の濃度でドープした50
01程度の厚さのCaAs層を介して設けた構造となっ
ている。
この第二実施例では、上述したように電子の供給源であ
る第一半導体層のn+−AJo、8Ga、7As層3が
第二半導体層であるアンドープGaAs層11に[7層
3のn+−A、lo、 Ga6.7 As層内の正の空
間電荷と:(1′旨、−07□1□よ、1が減ゆ。1.
1ゎ;、−8”゛”′18I”゛”口・1・ぴ軒“′”
−でも第一実施例の場合と同様に、ゲート電極6へ正の
バイアス電圧を印加すると、第二半導体層11のエネル
ギーバンドはフラットバンドとなり、ポテンシャルの量
子井戸が形成されるが、ここに蓄積された二次元電子ガ
スは、高抵抗12及び第一不純物添加層14の電位障壁
があるため、グー′ト電極6への流出が抑制され、従っ
て電子の蓄積量を増大させることが出来る。
る第一半導体層のn+−AJo、8Ga、7As層3が
第二半導体層であるアンドープGaAs層11に[7層
3のn+−A、lo、 Ga6.7 As層内の正の空
間電荷と:(1′旨、−07□1□よ、1が減ゆ。1.
1ゎ;、−8”゛”′18I”゛”口・1・ぴ軒“′”
−でも第一実施例の場合と同様に、ゲート電極6へ正の
バイアス電圧を印加すると、第二半導体層11のエネル
ギーバンドはフラットバンドとなり、ポテンシャルの量
子井戸が形成されるが、ここに蓄積された二次元電子ガ
スは、高抵抗12及び第一不純物添加層14の電位障壁
があるため、グー′ト電極6への流出が抑制され、従っ
て電子の蓄積量を増大させることが出来る。
尚、この実施例において、薄い第一不純物添加層14の
n+AlO,a Gao、7A8層は、この電界効果ト
ランジスタをノーマリオン型で動作させるために設けた
ーであるので、この層14をエツチング除去してゲート
電極6を高抵抗層12に直接形成すれば、この電界効果
トランジスタをノーマリ−オフ型で動作させることが出
来る。
n+AlO,a Gao、7A8層は、この電界効果ト
ランジスタをノーマリオン型で動作させるために設けた
ーであるので、この層14をエツチング除去してゲート
電極6を高抵抗層12に直接形成すれば、この電界効果
トランジスタをノーマリ−オフ型で動作させることが出
来る。
尚、第二不純物添加層15のn+−CaAs層はソース
電極7とゲート電極6との間の抵抗及びドレイ三実施例
を説明するための断面図である。この実施例では第2図
(A)で示した第二実施例の構造とほぼ同一であるが、
この第三実施例ではゲート電極6の下側を除き、ソース
電極7及びドレイン電極8の下側の、第一不純物添加層
14であるS1ドープのn+7Alo、a Cao、
As層から第二不純物無添加層13であるアンドープA
A!、)、BGao、、、As層の中途までに高不純物
添加層16、この場合にはStを高濃度にドープしてn
+層を形成した構造となっている。
電極7とゲート電極6との間の抵抗及びドレイ三実施例
を説明するための断面図である。この実施例では第2図
(A)で示した第二実施例の構造とほぼ同一であるが、
この第三実施例ではゲート電極6の下側を除き、ソース
電極7及びドレイン電極8の下側の、第一不純物添加層
14であるS1ドープのn+7Alo、a Cao、
As層から第二不純物無添加層13であるアンドープA
A!、)、BGao、、、As層の中途までに高不純物
添加層16、この場合にはStを高濃度にドープしてn
+層を形成した構造となっている。
このように構成すれば、チャンネル層としての第二半導
体層11に高濃度の81イオンが注入されている為、電
子密度が大幅に増大し、ソース電極7とゲート電極6と
の間の抵抗及びドレイン電極18とゲート電極6との間
の抵抗をそれぞれ減少し、より高い相互コンダクタンス
Imを得ることが出来る。その他の点については第二実
施例と実質的に同一となる。
体層11に高濃度の81イオンが注入されている為、電
子密度が大幅に増大し、ソース電極7とゲート電極6と
の間の抵抗及びドレイン電極18とゲート電極6との間
の抵抗をそれぞれ減少し、より高い相互コンダクタンス
Imを得ることが出来る。その他の点については第二実
施例と実質的に同一となる。
尚、この発明は上述した実施例にのみ限定されGaA、
s系の電界効果トランジスタにつき説明したAl(1,
8Cao4 As層を用いたが、その代りに不純物無添
加のAlo、7Ga o、a As又はAlNのような
絶縁膜を用いることも出来る。
s系の電界効果トランジスタにつき説明したAl(1,
8Cao4 As層を用いたが、その代りに不純物無添
加のAlo、7Ga o、a As又はAlNのような
絶縁膜を用いることも出来る。
又、第一不純物添加層14として
n”−A16.B GaO,? As層を用いる代わり
にS1ドープのGaAs層を用いてもよい。
にS1ドープのGaAs層を用いてもよい。
又、各層の厚さは、上述した値に限定されるものでなく
、目的に応じて別の値をそれぞれ設定することが出来る
。
、目的に応じて別の値をそれぞれ設定することが出来る
。
(発明の効果)
上述した説明から明らかなように、この発明の電界効果
トランジスタによれば、二次電子供給源である第一半導
体層、例えばn+−Alg、8Gao、7As層と、高
抵抗層、例えば、半絶縁性のアンドープAlo4Cao
、7As層との間に設けられた第二半導体層、例えば、
アンドープGaAs層が井戸型ボテンれる電子も加わわ
るので、蓄積可能な二次元電子の量が大幅に増大し、し
かも、高抵抗層の電位障壁が有効に作用して正のバイア
ス印加時に二次元電子ガスがゲート電極に流出すること
がないので、二次元電子ガスの蓄積量をさらに増大させ
ることが出来る利点がある。
トランジスタによれば、二次電子供給源である第一半導
体層、例えばn+−Alg、8Gao、7As層と、高
抵抗層、例えば、半絶縁性のアンドープAlo4Cao
、7As層との間に設けられた第二半導体層、例えば、
アンドープGaAs層が井戸型ボテンれる電子も加わわ
るので、蓄積可能な二次元電子の量が大幅に増大し、し
かも、高抵抗層の電位障壁が有効に作用して正のバイア
ス印加時に二次元電子ガスがゲート電極に流出すること
がないので、二次元電子ガスの蓄積量をさらに増大させ
ることが出来る利点がある。
これがため、この発明の電界効果トランジスタの構造に
よれば、チャンネル伝導度が増大し、より大きな相互コ
ンダクタンスgmを得ることが出来るので、二次元電子
ガスの移動度も従来のこの種の電界効果トランジスタの
場合よりも一層大となる。
よれば、チャンネル伝導度が増大し、より大きな相互コ
ンダクタンスgmを得ることが出来るので、二次元電子
ガスの移動度も従来のこの種の電界効果トランジスタの
場合よりも一層大となる。
従って、この発明はこのような高移動度の二次元電子ガ
スを利用した高速作動電界効果トランジスタの大規模集
積回路に利用することが出来る。
スを利用した高速作動電界効果トランジスタの大規模集
積回路に利用することが出来る。
第1図(Alはこの発明の電界効果トランジスタのエネ
ルギーバンド構造を示す線図、 第8図はこの発明の電界効果トランジスタの第三実施例
を示す断面図、 第4図(A)趙81は従来の電界効果トランジスタの説
明に供する断面図及びエネルギーバンド構造を示す線図
である。 1・・・基板 2・・・第一不純物無添加
4層3・・・第一半導体層 5・・・二次元電子ガ
ス6・・・ゲート電極 7・・・ソース電極8・
・・ドレイン電極 11・・・第二半導体層(アンドープGaAs層)12
・・・高抵抗層(絶縁層又は半絶縁層)13・・・第二
不純物無垢pO層 ■4・・・第一不純物添加層 15・・・第二不純物添加層 16・・・高不純物添加層。 竹許出願人 工業技術院長用田裕部 四セ ロ 一シ 警鳴)へ\ 一ノ −ノく メー\ ロコ
ルギーバンド構造を示す線図、 第8図はこの発明の電界効果トランジスタの第三実施例
を示す断面図、 第4図(A)趙81は従来の電界効果トランジスタの説
明に供する断面図及びエネルギーバンド構造を示す線図
である。 1・・・基板 2・・・第一不純物無添加
4層3・・・第一半導体層 5・・・二次元電子ガ
ス6・・・ゲート電極 7・・・ソース電極8・
・・ドレイン電極 11・・・第二半導体層(アンドープGaAs層)12
・・・高抵抗層(絶縁層又は半絶縁層)13・・・第二
不純物無垢pO層 ■4・・・第一不純物添加層 15・・・第二不純物添加層 16・・・高不純物添加層。 竹許出願人 工業技術院長用田裕部 四セ ロ 一シ 警鳴)へ\ 一ノ −ノく メー\ ロコ
Claims (1)
- 1、基板の上側に、ドナー型の不純物を添加した電子親
和が小さい第一半導体層、該第一半導体層上に設けた不
純物無添加の電子親和力の大きい第二半導体層及び該第
二半導体層上に設けた絶縁に近い高抵抗層を有し、該高
抵抗層の上側にソース電極、ドレイン電極及びゲート電
極を具え、前記第二導体層がポテンシャルの量子井戸と
なつて該量子井戸中の蓄積電子がチャンネル層を形成し
、該チャンネル層の厚さを、蓄積電子が該量子井戸内で
別々に分離することなく分布出来る程度の厚さとしたこ
とを特徴とする電界効果トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59142409A JPS6123364A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 電界効果トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59142409A JPS6123364A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 電界効果トランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6123364A true JPS6123364A (ja) | 1986-01-31 |
Family
ID=15314667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59142409A Pending JPS6123364A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 電界効果トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6123364A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6466972A (en) * | 1987-09-07 | 1989-03-13 | Fujitsu Ltd | Heterojunction fet |
| JPH01225173A (ja) * | 1988-03-04 | 1989-09-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電界効果トランジスタ |
| US5111256A (en) * | 1988-12-27 | 1992-05-05 | Nec Corporation | High speed semiconductor device and an optelectronic device |
| US5436468A (en) * | 1992-03-17 | 1995-07-25 | Fujitsu Limited | Ordered mixed crystal semiconductor superlattice device |
| US5436470A (en) * | 1991-01-14 | 1995-07-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Field effect transistor |
| JP2004327780A (ja) * | 2003-04-25 | 2004-11-18 | Mitsubishi Electric Corp | 電界効果トランジスタ |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5726472A (en) * | 1980-07-24 | 1982-02-12 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
-
1984
- 1984-07-11 JP JP59142409A patent/JPS6123364A/ja active Pending
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