JPS62171164A - 電界効果トランジスタ - Google Patents

電界効果トランジスタ

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JPS62171164A
JPS62171164A JP1352986A JP1352986A JPS62171164A JP S62171164 A JPS62171164 A JP S62171164A JP 1352986 A JP1352986 A JP 1352986A JP 1352986 A JP1352986 A JP 1352986A JP S62171164 A JPS62171164 A JP S62171164A
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JP
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gate electrode
schottky
semiconductor layer
thickness
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JP1352986A
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Inventor
Yuichi Matsui
松居 祐一
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は電界効果トランジスタに関し、さらに詳細に
いえば、rc、LSIの構成要素であるトランジスタと
して特に好適II−使用される電界効果トランジスタに
関する。
〈従来の技術〉 IC1LSIに用いられる電界効果トランジスタ(以下
、FETと略称する)としては、金属−半導体接合型F
ET (以下、M E S F E T  と略称する
〕、金属−絶縁物一半導体接合型FET(以下、M I
 S F E T  と略称する)、およびpn接合型
FET (以下、JFET と略称する)が一般的に使
用されている。そして、例えばJ、A、Higgins
IEEE、Electron Devices−25,
No、6(1978)587;E、Yamaguchi
 、 J、J 、A、P、23(1) (1984)L
、49;(、Y、Chen、Appl、Phys、Le
tt、4Q(5) (1982)401等において、こ
れらの電界効果トランジスタが詳細に説明されている。
さらに詳細に説明すると、■従来のM E S F E
 Tにおいては、例えば第4図に示す構成が採用されて
いる。このM E S F E Tは、半絶縁性基板(
111上にエピタキシャル成長により動作層O2が形成
され、動作層Qz上にソース電極馳、ドレイン電極(I
C)として用いられるオーミンク接合電極が形成されて
いるとともに、ゲート電極(I滲として用いられるショ
ットキ接合電極が形成されている。
■また、従来のMISFETにおいては、第5図に示す
構成が採用されている。このMISFETは、半絶縁性
基板12u上にエピタキシャル成長に上り動作層(2′
lJが形成さ、′8.、動作層の上にソース電極(5)
、ドレイン電極がとして用いられるオーミック接合電極
が形成されているとともに、絶縁物層のを介在させて、
ゲート電極04)が形成されている。
■さらに、従来のJFETにおいては、第6図に示す構
成が採用されている。このJFETは、半絶縁性基板C
31)上にエピタキシャル成長によりn型半導体からな
る動作層■が形成され、動作層■の上にソース電極(至
)、ドレイン電極(至)として用いられるオーミック接
合電極が形成されているとともに、動作層■と同じ組成
のp+半半導体層上介在させて、ゲート電極(至)が形
成されている。
〈発明が解決しようとする問題点〉 上記のMESFETにふ・いては、動作層O2とゲート
電極(14)とをショットキ接合させる必要があるので
、動作層(1りとして使用可能な半導体材料の選択の余
地が著しく狭いという問題がある。
例えば、化合物半導体を用いて動作層を形成することを
考えた場合、実際に作製されているMESFETの動作
層(12)はGaAsで形成されているのが殆どであり
、高電界印加状態においてGaAsよりも電子移動度が
高いInPを用いて動作層を形成した良好な特性のME
 S F ETは、ゲート電極金属として使用されるA
I、Au等との間でのショットキ接合の形成が困難であ
ることから、未だ実現されていない。
また、上記のMISFETにおいては、ゲート電極はと
動作層■との間に、動作層■とは全く異質な結晶構造を
有する絶縁物層のを介在させた構成であるから、動作層
乃と絶縁物層のとの間に多くの準位が発生し、FET特
性を劣化させているという問題がある。
さらに、上記のJFETにおいては、n型半導体からな
る動作層■とゲート電極(至)との間にp型不純物をド
ーピングし、或は選択拡散することにより形成されたp
+半半導体層上介在させた構成であるから、p型不純物
が固相内拡数を行ない、動作層厚の制御性を悪くすると
いう問題がある。
さらには、作製プロセス上の観点からみると、絶縁物層
、またはp士卒導体層を形成する場合には、ソース電極
、ドレイン電極と動作層とのオーミック接合を形成する
ために、ソース電極、ドレイン電極と動作層との間に介
在する絶縁物層、p++導体層を選択的に除去する必要
があり、作製工程が複雑化するという問題がある。
〈発明の目的〉 この発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであり
、作製工程を簡素化でき、しかも優れた特性を発揮でき
る電界効果トランジスタを提供することを目的としてい
る。
く問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための、この発明の電界効果トラ
ンジスタは、InP動作層と、GaAs半導体層と、ジ
ョツキゲート電極とから構成されており、上記動作層は
、半絶縁性半導体基板上にエピタキシャル成長により形
成されたものであり、上記半導体層は、動作層上に、エ
ピタキシャル成長により、形成されたものであって、動
作層とは格子定数のみが異なり、結晶構造はともに閃亜
鉛鉱型の結晶構造を有するものであり、格子不整転位が
発生し始める臨界層厚以下の層厚に形成されている。
く作用〉 上記の構成の電界効果トランジスタであれば、InP化
合物半導体を動作層として用いているにもかかわらず、
動作層上の超薄膜GaAs化合物半導体層とゲート電極
との間で良好なショットキ接合を形成し、良好なFET
特性を発揮することができる。
〈実施例〉 以下、実施例を、添付図面を用いて詳細に説明する。
第1図はこの発明の電界効果トランジスタの一実施例を
示す縦断面図であり、半絶縁性半導体基板(1)上に動
作層(2)を形成し、動作層(2)上に半導体層(3)
を形成し、さらに半導体層(3)上にショットキゲート
電極(4)を形成しているとともに、ショットキゲート
電極(4)から離隔させてソース電極(5)、およびド
レイン電極(6)を形成している。
さらに詳細に説明すると、上記半絶縁性半導体基板(1
)は、InPにFeをドープしたものであり、上記動作
層(2)は、Siをドープしてキャリア密度を約2X1
017an−3としたInPをエピタキシャル成長によ
り約0.2μmの層厚に形成したものであり、上記半導
体層(3)は、GaAsをエピタキシャル成長により約
40Xの層厚に形成したものであり、上記ショットキゲ
ート電極(4)は、An金属で構成されたものであり、
上記ソース電極(5)、およびドレイン電極(6)は、
AnGeNi合金で構成されたものである。
以上の構成とすることにより、ショットキゲート電極(
4)と動作層(2)との間の接合は、電流−電圧特性を
示す第2図に明らかなように、良好なショットキ特性を
示すショットキ接合となる。一方、第3図はInP層の
上に直接Al金属を蒸着した場合の電流−電圧特性を示
したものであり、ショットキ特性を有していないことが
分かる。このことからも明らかなように、動作層(2)
としてのInP層の上に直接Al金属を蒸着するのでは
なく、先ず半導体層(3)としてのGaAs層を形成し
、その上にショットキゲート電極(4)としてのAl金
属を蒸着する構成とすることにより、ショットキ接合を
得ることができるのである。
この点についてさらに詳細に説明すると、InP層とG
aAs層とは、ともに結晶構造が閃亜鉛鉱型であり、こ
の点だけをみても、MISFETで問題とされている、
結晶構造が異なる絶縁物層と動作層との界面で発生する
準位の数と比較して有利であるが、これだけではなく、
InP層とGaAs層との格子不整が約−8,8%と太
きいにも拘わらず、GaAs層が臨界層厚である約50
〜60Å以下であれば、格子不整に基く転位を導入する
ことなくGaAs層をエピタキシャル成長させることが
できた。
この結果、従来のMISFETと比較してゲート電極部
分における界面準位が著しく少ないFETを得ることが
できた。また、従来のJFETにおい゛て問題となる、
p型不純物の固相内拡数に起因する動作層厚の制御性の
困難さを解消することができた。
さらに、絶縁物層、p+半導体層を介在させてゲート電
極を形成し、ソース電極、ドレイン電極を形成する場合
に上記絶縁物層、p+半導体層を選択的に除去する従来
のFETと比較して、GaAs層を除去させることなく
、ソース電極、ドレイン電極を動作層に対してオーミッ
ク接合させることができ、作製工程を簡素化することが
できた。
なお、この発明は、上記の実施例に限定されるものでは
なく、例えば、半導体層をGaAs層とする代わりにA
lAs層、GaN層、AlSb層、或はこれらの混晶等
、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有するものとすることができ
、さらには、エピタキシャル成長法としても、分子線エ
ピタキシャル成長法、有機金属成長法、気相エピタキシ
ャル成長法、液相エピタキシャル成長法等、数ioXの
薄膜をエピタキシャル成長させ得るものであればよく、
その他この発明の要旨を変更しない範囲内において種々
の設計変更を施すことが可能である。また、ゲート電極
についても、A召に限るものではなく、An/Pt/T
i  などの8層構造やWシリサイドなどを用いること
も可能である。
〈発明の効果〉 以上のようにこの発明によると、InP化合物半導体か
ら成る動作層を用いているにもかかわらず、界面準位の
少ない、金属−半導体接合によるショットキゲート電極
を形成することができ、さらには、不純物拡散の制御を
不要とし、作製工程を簡素化することができるという特
有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の電界効果トランジスターの一実施例
を示す縦断面図、 第2図は、InP層上にGaAs層を40Xエピタキシ
ヤル成長させた後、Al金属を蒸着させた状態における
電流−電圧特性を示す図、 第3図は、InP層上に直接Al金属を蒸着させた状態
における電流−電圧特性を示す図、第4図は、従来のM
ESFETを示す縦断面図、第5図は、従来のMISF
ETを示す縦断面図、第6図は、従来のJFETを示す
縦断面図。 1.11,21.31・・・・・・・・・半絶縁性半導
体装置2.12,22.32・・曲・・動作層3・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・化合物半導体層4.14,
24.34・・・・・・・・・ゲート電極5.15,2
5.35・・・・・・・・・ソース電極6.16,26
.36・・・・・・・・・ドレイン電極23・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・絶縁物層33・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・p+半導体層第4図 第5図 第6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半絶縁性半導体基板上に、エピタキシャル成長により、
    InP化合物半導体から成る動作層を形成し、動作層上
    に、エピタキシャル成長により、GaAs化合物半導体
    層を、格子不整転位が発生し始める臨界層厚以下の層厚
    に形成し、GaAs化合物半導体層上にショットキゲー
    ト電極を形成したことを特徴とする電界効果トランジス
    タ。
JP61013529A 1986-01-23 1986-01-23 電界効果トランジスタ Expired - Lifetime JPH0793323B2 (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62262467A (ja) * 1986-05-08 1987-11-14 Nec Corp 電界効果トランジスタ
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JPH01143267A (ja) * 1987-11-30 1989-06-05 Nec Corp 半導体トランジスタ
US7508015B2 (en) 2004-02-27 2009-03-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device using a nitride semiconductor

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JPS5582469A (en) * 1978-12-14 1980-06-21 Sony Corp Preparation of semiconductor device
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