JPS6364367A - Compound semiconductor field-effect transistor - Google Patents
Compound semiconductor field-effect transistorInfo
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- JPS6364367A JPS6364367A JP20857986A JP20857986A JPS6364367A JP S6364367 A JPS6364367 A JP S6364367A JP 20857986 A JP20857986 A JP 20857986A JP 20857986 A JP20857986 A JP 20857986A JP S6364367 A JPS6364367 A JP S6364367A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
Ll上二M皿±■
本発明は、化合物半導体電界効果]−ランジスタに関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a compound semiconductor field effect transistor.
従来の技術
従来、第5図を伴って次に述べる化合物半導体電界効果
トランジスタが提案されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a compound semiconductor field effect transistor has been proposed as described below with reference to FIG.
すなわち、半絶縁性化合物半導体基1反1上に、アンド
ープのチャンネル層用化合物半導体層2と、アンドープ
のバリア層用化合物半尋体にq3と、アンドープのキャ
ップ層用化合物半導体層4とが、それらの順に、積層体
5として、積に?iして形成されている。この場合、半
絶縁性化合物半導体基板1がGaASでなり、また、ヂ
t・ンネル層用化合物半導体層2がGaASでなり、バ
リア層相化合物半導体層3がAI QaV 1−
V
As (0<y≦1)でなり、さらに、キャップ層用化
合物半導体層4がGaASでなる。That is, on one semi-insulating compound semiconductor substrate 1, an undoped compound semiconductor layer 2 for a channel layer, an undoped compound semiconductor layer q3 for a barrier layer, and an undoped compound semiconductor layer 4 for a cap layer. In that order, as a laminate 5, into a product? It is formed by i. In this case, the semi-insulating compound semiconductor substrate 1 is made of GaAS, the tunnel layer compound semiconductor layer 2 is made of GaAS, and the barrier layer compound semiconductor layer 3 is made of AI QaV 1-
V As (0<y≦1), and the cap layer compound semiconductor layer 4 is made of GaAS.
しかして、積層体5上に、n型不純物を比較的高温度に
ドープしているゲート層用半導体層が、所望のパターン
に、ゲート層6として局部的に形成され、ぞのゲート層
6上に、ゲート電極7が付されている。この場合、ゲー
ト層6はQeでなり、また、ゲート電8!7は、タング
ステンシリサイド(W S ’ x )でなる。Thus, a gate layer semiconductor layer doped with n-type impurities at a relatively high temperature is locally formed as a gate layer 6 in a desired pattern on the stacked body 5 , and on each gate layer 6 . A gate electrode 7 is attached to. In this case, the gate layer 6 is made of Qe, and the gate electrodes 8!7 are made of tungsten silicide (WS'x).
また、uj体5内に、その上方から、ゲート層6を挟ん
だ両位置において、n型不純物を高濃度にドープしてい
る半導体領域が、チャンネル層用化合物半導体層2、バ
リア層相化合物半導体層3及びキャップ層用化合物半導
体層4の半導体領域間の領域をそれぞれチャンネル層2
′、バリア層3′及びキャップ層4′として形成するよ
うに、チャンネル層用化合物半導体層2に達する深さに
、それぞれソース領域8及びドレイン領域9として形成
され、そして、それらソース領域8及び9に、それらの
上方から、それぞれソース電tM10及びドレイン電極
11が連結されている。In addition, in the uj body 5, from above and at both positions sandwiching the gate layer 6, semiconductor regions doped with n-type impurities at a high concentration are the compound semiconductor layer 2 for the channel layer and the compound semiconductor layer 2 for the barrier layer. The region between the semiconductor regions of the layer 3 and the compound semiconductor layer 4 for cap layer is formed into a channel layer 2, respectively.
', a barrier layer 3' and a cap layer 4' are formed as a source region 8 and a drain region 9 at a depth reaching the channel layer compound semiconductor layer 2, respectively. A source electrode tM10 and a drain electrode 11 are connected to each other from above.
以上が、従来提案されている化合物半導体電界効果トラ
ンジスタのti4成である。The above is the ti4 structure of the conventionally proposed compound semiconductor field effect transistor.
このような構成を有する化合物半導体電界効果トランジ
スタによれば、ソース電4410及びドレイン電極11
間に、所要の電源を、負荷を通じて接続し、また、ゲー
ト電極7及びソース電極10間に制御電源を接続してい
る状態で、そのゐII I211電源の電圧を制御すれ
ば、それに応じて、チャンネル層2′のバリア層3′側
において、2次元電子ガスの誘起がiil制御され、こ
のため、ソース領域8及びドレイン領域9間にチャンネ
ル層2′を通って流れる電流が制御され、よって、n荷
に流れる電流が制if+]される、という化合物半導体
電界効果トランジスタとしての機能が得られる。According to the compound semiconductor field effect transistor having such a configuration, the source electrode 4410 and the drain electrode 11
In the meantime, if a necessary power source is connected through the load, and a control power source is connected between the gate electrode 7 and the source electrode 10, and the voltage of the III I211 power source is controlled, accordingly, The induction of two-dimensional electron gas is controlled on the barrier layer 3' side of the channel layer 2', and therefore the current flowing through the channel layer 2' between the source region 8 and the drain region 9 is controlled, and thus, A function as a compound semiconductor field effect transistor in which the current flowing to the n-charge is restricted is obtained.
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、第5図に示す従来の化合物半導体電界効
果トランジスタの場合、バリア層3’h<AI Ga
Asrなルノニ対シ、fp’/ 1−V
ンネル層2′がGaASでなるため、チャンネル層2′
の伝導帯の底とバリア層3′の伝導帯の底との間のエネ
ルギレベル差が、比較的低い。Problems to be Solved by the Invention However, in the case of the conventional compound semiconductor field effect transistor shown in FIG.
Since the channel layer 2' is made of GaAS, the channel layer 2'
The energy level difference between the bottom of the conduction band of the barrier layer 3' and the bottom of the conduction band of the barrier layer 3' is relatively low.
このため、チャンネル層2′を通って電流が流れるに十
分な制御電圧の値によっては、チャンネル層2′から、
バリア層3′を通って、ゲート層6側に電流が流れる。Therefore, depending on the value of the control voltage that is sufficient to cause current to flow through the channel layer 2',
A current flows to the gate layer 6 side through the barrier layer 3'.
このため、化合物手尋体雷界効果トランジスタのgmが
低下するなどして、高性能が1rIられなくなり、′ま
た、これを回避せんとすれば、制御電圧のとり1ηる値
が制限されてしまう、という欠点をイエしていた。For this reason, the gm of the compound lightning field effect transistor decreases, making it impossible to achieve high performance.Furthermore, if this is to be avoided, the value of the control voltage will be limited. , was a negative point.
また、第5図に示す従来の化合物半導体電界効果トラン
ジスタの場合、バリア層3′がA1、Ga1□ASでな
るのに対し、ゲート層6がGeでなるため、バリア層3
′の伝導帯の底と、ゲート層6の伝導帯の底との間のエ
ネルギレベル差が、チャンネル層2′の伝導帯の底とバ
リア層3′の伝導帯の底との間のエネルギレベル差に比
し大である。このため、化合物半導体電界効果トランジ
スタとしての機能がエンハンスメント型に19られると
しても、デプレッション型には得られない。また、この
ため、ゲート層6を、バリア層3′の伝導帯の底とゲー
ト層6の伝導帯の底との間のエネルギレベル差が、チャ
ンネル層2′の伝導帯の底とバリア層3′の伝導帯の底
との間のエネルギレベル差に比し小であることを満足り
る半導体を用いて構成せんとしても、実際上、そのよう
な半導体を選定することは、ゲート層6をチャンネル層
用化合物半導体層2、バリア層相化合物半導体層3及び
千ヤップ層用化合物半導体層4とともに、エピタキシャ
ル成長法を用いて半絶縁性化合物半導体基板1上に形成
することを考慮すれば、極めて困難である。Further, in the case of the conventional compound semiconductor field effect transistor shown in FIG. 5, the barrier layer 3' is made of A1, Ga1□AS, whereas the gate layer 6 is made of Ge.
The energy level difference between the bottom of the conduction band of ' and the bottom of the conduction band of the gate layer 6 is the energy level difference between the bottom of the conduction band of the channel layer 2' and the bottom of the conduction band of the barrier layer 3'. This is large compared to the difference. For this reason, even if the function as a compound semiconductor field effect transistor can be obtained as an enhancement type transistor, it cannot be obtained as a depletion type transistor. Further, for this reason, the difference in energy level between the bottom of the conduction band of the barrier layer 3' and the bottom of the conduction band of the gate layer 6 is the same as that of the bottom of the conduction band of the channel layer 2' and the bottom of the conduction band of the barrier layer 3'. Even if the gate layer 6 is not constructed using a semiconductor that satisfies the fact that the energy level difference is small compared to the bottom of the conduction band of Considering that the layer compound semiconductor layer 2, the barrier layer compound semiconductor layer 3, and the thousand layer compound semiconductor layer 4 are formed on the semi-insulating compound semiconductor substrate 1 using an epitaxial growth method, it is extremely difficult. be.
問題点を解決するための手段
よって、本発明は、上述した欠点及び困ff1lのない
、新規な化合物半導体電界効果トランジスタを提案せん
とするものである。By means of solving the problems, the present invention seeks to propose a novel compound semiconductor field effect transistor free of the above-mentioned drawbacks and difficulties.
本発明による化合物半導体電界効果トランジスタは、第
5図で上述した従来の化合物半導体電界効果トランジス
タの場合と同様に次に述べる構成を有する。The compound semiconductor field effect transistor according to the present invention has the following configuration similar to the conventional compound semiconductor field effect transistor described above in FIG.
すなわち、半絶縁性化合物半導体基板上に、アンドープ
のチャンネル層用化合物半導体層と、アンドープのバリ
ア層相化合物半導体層とがそれらの順にf?i層されて
いる積層体が形成されている。That is, on a semi-insulating compound semiconductor substrate, an undoped compound semiconductor layer for a channel layer and an undoped compound semiconductor layer for a barrier layer are formed in order of f? A laminate including i-layers is formed.
また、上記積層体上に、所要の導電型を与える不純物を
ドープしているゲート層用半導体層が、ゲート層として
局部的に形成され、そのゲート層上に、ゲート電極が付
されている。Further, a gate layer semiconductor layer doped with an impurity giving a desired conductivity type is locally formed on the above-mentioned laminate as a gate layer, and a gate electrode is attached on the gate layer.
さらに、上記積層体内に、その上方から、上記ゲート層
を挟/υだ両位置において、上記ゲート層と同じ導電型
を与える不flli物をドープしている第1及び第2の
半導体領域が、上記チャンネル層用化合物半導体層及び
上記バリア層相化合物半導体層の上記第1及び第2の半
導体領域間の領域をそれぞれチャンネル層及びバッファ
層として形成するように、上記チャンネル層用化合物半
導体層に達する深さに、それぞれソース領域及びドレイ
ン領域として形成されている。Furthermore, first and second semiconductor regions doped with an impurity material giving the same conductivity type as the gate layer are provided in the stacked body at both positions sandwiching the gate layer from above. The compound semiconductor layer for channel layer is reached so that the region between the first and second semiconductor regions of the compound semiconductor layer for channel layer and the barrier layer phase compound semiconductor layer is formed as a channel layer and a buffer layer, respectively. A source region and a drain region are respectively formed in the depth.
また、上記ソース領域及びドレイン領域に、それぞれソ
ース電極及びトレイン電極が連結されている。Further, a source electrode and a train electrode are connected to the source region and the drain region, respectively.
しかしながら、本発明による化合物半導体電界効果トラ
ンジスタは、このような構成を有づ゛る化合物半導体電
界効果トランジスタにLJ3いて、上記チャンネル層を
形成している上記チャンネル層用化合物半導体層が、I
nGaAsX +−x
(0<X≦1)でなり、また、上記バリア層を形成して
いる上記バリア層用化合物半導体苦が、AI Ga
As(0<y≦1)でなる。However, in the compound semiconductor field effect transistor according to the present invention, in the compound semiconductor field effect transistor having such a structure, the compound semiconductor layer for channel layer forming the channel layer is I
nGaAs
As (0<y≦1).
y i−y
作用・効果
このような構成を有する本発明による化合物半導体電界
効果トランジスタによれば、それが、第5図で上述した
従来の化合物半導体電界効果j・ランジスタの構成にお
いて、そのチャンネル層を形成しているチャンネル層用
化合物半導体層が、GaASでなるのに代え、in
Qal−XAS(O<×≦1)でなることを除いて、第
5図で上jボした従来の化合物半導体電界効果1〜ラン
ジスタと同様の構成を有する。y i-y Function/Effect According to the compound semiconductor field effect transistor according to the present invention having such a configuration, it is different from the structure of the conventional compound semiconductor field effect transistor described above in FIG. The compound semiconductor layer for the channel layer forming the channel layer is made of in instead of being made of GaAS.
It has the same structure as the conventional compound semiconductor field effect transistor 1 shown above in FIG. 5, except that it is Qal-XAS (O<x≦1).
このため、第5図で上述した従来の化合物半導体電界効
果トランジスタの場合と同様に、ソース電極及びドレイ
ン電極間に、所要の電源を、負荷を通じて接続し、また
、ゲート電極及びソース電極間に制御電源を接続してい
る状態で、その1ill t11電源の電圧を制御すれ
ば、それに応じで、チャンネル層のバリア層側において
、2次元電子ガスの誘起が制御され、このため、ソース
領域及びドレイン領域間にチャンネル層を通つて流れる
電流が制御され、よって、負荷に流れる電流が制御され
る、という化合物半導体電界効果トランジスタとしての
礪能が得られる。For this reason, as in the case of the conventional compound semiconductor field effect transistor described above in FIG. If the voltage of the 1ill t11 power supply is controlled while the power supply is connected, the induction of two-dimensional electron gas on the barrier layer side of the channel layer is controlled accordingly, and therefore the source region and drain region The ability of the compound semiconductor field effect transistor to control the current flowing through the channel layer in between, thereby controlling the current flowing to the load, is obtained.
しかしながら、本発明による化合物半導体電界効果トラ
ンジスタの場合、バリアーがΔ1゜Ga1.Asでなる
のに対し、チャンネル層がInGaASでなるため、チ
ャンネル苦x 1−X
の伝導帯の底とバリア層の伝導帯の底との間のエネルギ
レベル差を、第5図で上述した従来の化合物半導体電界
効果トランジスタの場合高くすることができる。このた
め、制御電圧が、第5図で上述した従来の化合物半導体
電界効果トランジスタにおいて、チャンネル層から、バ
リア層を通って、ゲート層側に電流を流すような1直で
あっても、チャンネル層から、バリア層を通って、ゲー
ト層側に電流を流さない。このため、化合物半導体電界
効果トランジスタのgmが低下するイ^どによって、高
性能が得られなくなる、とい・)おそれが少なくなり、
また、制御電圧のとり得る値が大きく制限される、とい
うことがない。However, in the case of the compound semiconductor field effect transistor according to the present invention, the barrier is Δ1°Ga1. Since the channel layer is made of InGaAS while the channel layer is made of As, the energy level difference between the bottom of the conduction band of the channel x 1-X and the bottom of the conduction band of the barrier layer is can be high for compound semiconductor field effect transistors. For this reason, in the conventional compound semiconductor field effect transistor described above in FIG. Therefore, no current flows through the barrier layer to the gate layer side. Therefore, there is less risk that high performance will not be obtained due to a decrease in gm of the compound semiconductor field effect transistor, etc.
Furthermore, the possible values of the control voltage are not greatly restricted.
また、本発明による化合物半導体電界効果トランジスタ
の場合、バリア層がAI Ga1−。Further, in the case of the compound semiconductor field effect transistor according to the present invention, the barrier layer is made of AI Ga1-.
Asでなるで、バリア層の伝導帯の底と、ゲート層の伝
導帯の底との間のエネルギレベル差を、チャンネル層の
伝導帯の底とバリア層の伝導帯の底との間のエネルギレ
ベル差に比し小にすることができる。このため、化合物
半導体電界効果トランジスタとしての機能をエンハンス
メント型に得ることができる。また、このとき、ゲート
層を、バリア層の伝導帯の底とゲート層の伝導帯の底と
の間のエネルギレベル差が、チャンネル層の伝導帯の底
とバリア層の伝導帯の底との間のエネルギレベル差に比
し小であることを満足する半導体を選定することが、そ
のグー1〜層を、チャンネル稍1用化合物半導体層及び
バリア層用化合物半導体層とともに、エピタキシセル成
長法を用いて、半絶縁性化合物半導体基板上にエピタキ
シャル成長法を用いて形成することを考慮しても、極め
て容易である。As, the energy level difference between the bottom of the conduction band of the barrier layer and the bottom of the conduction band of the gate layer is expressed as the energy level difference between the bottom of the conduction band of the channel layer and the bottom of the conduction band of the barrier layer. It can be made smaller compared to the level difference. Therefore, the function as a compound semiconductor field effect transistor can be obtained in an enhancement type manner. Also, at this time, the gate layer is connected to Selecting a semiconductor that satisfies the fact that the energy level difference between It is extremely easy to form the semiconductor layer on a semi-insulating compound semiconductor substrate using an epitaxial growth method.
実施例1
次に、第1図を伴って、本発明による化合物半導体電界
効果トランジスタの第1の実施1!、’Iを述べよう。Example 1 Next, with reference to FIG. 1, a first example of a compound semiconductor field effect transistor according to the present invention! ,'I will state.
第1図において、第5図との対応部分には同一符号を付
し詳細説明を省I3する。In FIG. 1, parts corresponding to those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals, and detailed explanation will be omitted.
第1図に示づ一本発明にJ:る化合物半導体電界効果ト
ランジスタは、次の事項を除いて、第5図で上述した従
来の化合物半導体電界効果トランジスタと同様の構成を
tiづる。The compound semiconductor field effect transistor according to the present invention shown in FIG. 1 has the same structure as the conventional compound semiconductor field effect transistor described above in FIG. 5, except for the following points.
すなわら、半絶縁性化合物半導体基板1とチャンネル層
用化合物半導体層2との間に、バッファ層用化合物半導
体層21が介挿され、そして、チャンネル層用化合物半
導体層2がGaAsでなるのに代え、In Ga
As(0<x 1−x
X≦1)でなる。この場合、チャンネル層用化合物半導
体層2(よ、それを構成している1nxGa1−xAS
のXの1直を0.45とし1りる。That is, the buffer layer compound semiconductor layer 21 is interposed between the semi-insulating compound semiconductor substrate 1 and the channel layer compound semiconductor layer 2, and the channel layer compound semiconductor layer 2 is made of GaAs. Instead, InGa
As (0<x 1-x X≦1). In this case, the compound semiconductor layer 2 for channel layer (1nxGa1-xAS constituting it)
Let 1 shift of X be 0.45 and get 1.
以−Fが、本発明による化合物半導体電界効果トランジ
スタの第1の実施例の構成である。The following is the structure of the first embodiment of the compound semiconductor field effect transistor according to the present invention.
このような構成を有する本発明による化合物半導体電界
効果トランジスタによれば、それが、上述した事項を除
いて、第5図で上述した従来の化合物半導体電界効果ト
ランジスタと同様の構成を有するので、第5図で上述し
た従来の化合物半導体電界効果トランジスタの場合と同
様に、ソース電極10及びドレイン電極11間に、所要
の電源を、負荷を通じて接続し、また、ゲート電極7及
びソース電極10間に制御1]電源を接続している状態
で、その制御電源の電圧を制御すれば、それに応じて、
チャンネル層2′のバリア層3′側において、2次元電
子ガスの誘起が制御され、このため、ソース領域8及び
ドレイン領域9間にチャンネル層2′を通って流れる電
流が制御され、よって、負荷に流れる電流が制御される
、という化合物半導体電界効果トランジスタとしてのは
能が得られる。According to the compound semiconductor field effect transistor according to the present invention having such a configuration, it has the same configuration as the conventional compound semiconductor field effect transistor described above in FIG. 5, except for the matters mentioned above. As in the case of the conventional compound semiconductor field effect transistor described above in FIG. 1] With the power supply connected, if you control the voltage of the control power supply,
The induction of two-dimensional electron gas is controlled on the barrier layer 3' side of the channel layer 2', and therefore the current flowing through the channel layer 2' between the source region 8 and the drain region 9 is controlled, and therefore the load This provides the ability of a compound semiconductor field effect transistor to control the current flowing through the transistor.
しかしながら、第1図に示す本発明による化合物半導体
電界効果トランジスタの場合、バリア13′がA ly
Ga1−y AsT’なる(7) t、=対し、チャ
ンネル層2′がGaAsとは異なりり1nQa A
sでなるため、チャンネル層2′x 1−×
の伝導帯の底とバリア層3′の伝導帯の底との間のエネ
ルギレベル差を、第2図に示すように、第5図で上述し
た従来の化合物半導体電界効果トランジスタの場合に比
し大きくすることができる。However, in the case of the compound semiconductor field effect transistor according to the invention shown in FIG. 1, the barrier 13' is A ly
Ga1-y AsT' (7) t, = On the other hand, the channel layer 2' is different from GaAs and is 1nQa A
s, the energy level difference between the bottom of the conduction band of the channel layer 2'x 1-x and the bottom of the conduction band of the barrier layer 3' is as shown in FIG. It can be made larger than that of conventional compound semiconductor field effect transistors.
このため、制御電圧が、第5図で上述した従来の化合物
半導体電界効果i・ランジスタにおいて、チャンネル層
2′から、バリア層3′を通って、グーl一層6側に電
流を流すような値であっても、チャンネル層2′から、
バリア層3′を通って、ゲート層6側に電流を流さない
。このため、化合物半導体重yl!効果トランジスタの
gmが低下するなどによって、高性能が得られなくなる
、というおそれが少なくなり、また、制御電圧のとり1
qる]直が大きく制限される、ということがない。Therefore, in the conventional compound semiconductor field effect transistor described above in FIG. Even if from the channel layer 2',
No current is allowed to flow through the barrier layer 3' to the gate layer 6 side. For this reason, compound semiconductor heavy yl! There is less risk that high performance will not be obtained due to a decrease in the gm of the effect transistor, and the control voltage
qru] There are no major restrictions on directness.
また、第1図に示す本発明による化合物半導体7z界効
果トランジスタの場合、第5図で上述した従来の化合物
半導体電界効果j−ランジスタの場合と同様に、バリア
層3′がAt Ga、−、Asでなるのに対し、グー
]・層6がGeでなるとしても、チャンネル層2′の伝
導帯の底とバリア層3′の伝導帯の底との間のエネルギ
レベル差を、上述したように、第5図で上述した従来の
化合物半導体電界効果トランジスタの場合に比し大きく
することができるので、これに応じて、バリア層3′の
伝導帯の底のレベルを下げることができ、このため、第
2図に示すように、バリア層3′の伝導帯の底と、グー
]・居6の伝導帯の底との間のエネルギレベル差を、チ
ャンネル層2′の伝導帯の底とバリアだ13′の伝導帯
の底との間のエネルギレベル差に比し小にすることがで
きる。このため、化合物半導体電界効果トランジスタと
しての機能をデプレッション型に17ることができる。Further, in the case of the compound semiconductor 7z field effect transistor according to the present invention shown in FIG. 1, the barrier layer 3' is made of AtGa, -, as in the case of the conventional compound semiconductor field effect J-transistor described above in FIG. Even if the layer 6 is made of Ge, the difference in energy level between the bottom of the conduction band of the channel layer 2' and the bottom of the conduction band of the barrier layer 3' is as described above. In addition, since it can be made larger than that of the conventional compound semiconductor field effect transistor described above in FIG. 5, the bottom level of the conduction band of the barrier layer 3' can be lowered accordingly. Therefore, as shown in FIG. 2, the energy level difference between the bottom of the conduction band of the barrier layer 3' and the bottom of the conduction band of the channel layer 2' is expressed as The energy level difference between the barrier layer 13' and the bottom of the conduction band can be made smaller. Therefore, the function as a compound semiconductor field effect transistor can be made into a depression type transistor.
もちろん、ゲート層6を、チャンネル層用化合物半導体
層2、バリア層用化合物半導体層3及びキャップ層用化
合物半導体層4とともに、エピタキシャル成長法を用い
て半絶縁性化合物半導体基板1上に形成することができ
る。Of course, the gate layer 6 can be formed on the semi-insulating compound semiconductor substrate 1 together with the compound semiconductor layer 2 for the channel layer, the compound semiconductor layer 3 for the barrier layer, and the compound semiconductor layer 4 for the cap layer using an epitaxial growth method. can.
さらに、第1図に示す本発明による化合物半導体電界効
果トランジスタによれば、チャンネル層2′を形成して
いるチャンネル層用化合物半導体層2.が、半絶縁性化
合物半導体基板1上に、バリア層用化合物半導体層21
を介して形成されているので、そのチャンネル層用化合
物半導体層2を、半絶縁性化合物半導体基板1上に直接
形成する場合に比し薄い厚さに、容易に形成することが
でき、こめため、チャンネル層用化合物半導体層2をミ
スフィツト転位のないものとして良好に形成することが
できる。Furthermore, according to the compound semiconductor field effect transistor according to the present invention shown in FIG. 1, a compound semiconductor layer 2 for a channel layer forming a channel layer 2'. However, on the semi-insulating compound semiconductor substrate 1, a compound semiconductor layer 21 for barrier layer is formed.
Since the compound semiconductor layer 2 for the channel layer can be easily formed to a thinner thickness than when it is directly formed on the semi-insulating compound semiconductor substrate 1, , the compound semiconductor layer 2 for channel layer can be formed satisfactorily without misfit dislocations.
また、チャンネル層用化合物半導体F512を構成して
いる1nGaAsのXの値を、バX 1−X
リア層21側のOの値からバリア層用化合物半導体層3
!!IIに到るに従い、連続的にまたは階段的に大と
することによって、チャンネル層用化合物半導体層2を
バッファ層用化合物半導体層21及び半絶縁性化合物半
導体基板1と格子整合しているものとして形成すること
ができる。In addition, the value of
! ! As II is reached, the compound semiconductor layer 2 for the channel layer is lattice matched with the compound semiconductor layer 21 for the buffer layer and the semi-insulating compound semiconductor substrate 1 by increasing the size continuously or stepwise. can be formed.
実施例2
次に、第3図を伴って本発明による化合物半導体電界効
果トランジスタの第2の実施例を述べよう。Embodiment 2 Next, a second embodiment of the compound semiconductor field effect transistor according to the present invention will be described with reference to FIG.
第3図において、第1図との対応部分には同一符号を付
し詳細説明を省略する。In FIG. 3, parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
第3図に示す本発明による化合物半導体電界効果トラン
ジスタは、第1図で上述した本発明による化合物半導体
電界効果1−ランジスタの構成において、積層体5内に
、その上方から、ドレイン領域9に対応している、それ
と同様のドレイン領域9′が、ソース領域8及びドレイ
ン領域9′間に、チャンネル層2′、バリア層3′及び
キトツブ層4′にそれぞれ対応している他のチャンネル
層2″、バリア層3″及びキャップ層4″を形成するよ
うに、バッファ層用化合物半導体層21に達する深さに
、形成され、また、ソース領域9″上に、ドレイン電極
11に対応している、トレイン電極11′が連結され、
また、積層体5上に、ソース領域8及びドレイン領域9
′との間において、ゲート電極7に対応している、それ
と同様のグー1〜″7fi極7 ’が連結されているこ
とを除いて、第1図で上述した本発明による化合物半導
体電界効果トランジスタと同様の構成を有する。The compound semiconductor field effect transistor according to the present invention shown in FIG. A drain region 9' similar to the one shown in FIG. , formed at a depth reaching the buffer layer compound semiconductor layer 21 to form the barrier layer 3'' and the cap layer 4'', and also on the source region 9'', corresponding to the drain electrode 11. A train electrode 11' is connected,
Further, on the stacked body 5, a source region 8 and a drain region 9 are provided.
The compound semiconductor field effect transistor according to the present invention as described above in FIG. It has a similar configuration.
以上が、本発明による化合物半導体電界効果トランジス
タの第2の実施例の構成である。The above is the configuration of the second embodiment of the compound semiconductor field effect transistor according to the present invention.
このような構成を右する本発明による化合物半導体電界
効果l・ランジスタによれば、それが、上述した事項を
除いて、第1図で上述した本発明による化合物半導体電
界効果1〜ランジスタと同様の構成を有するので、半絶
縁性化合物半導体基板1、バッファ層用化合物半導体層
21、ソース領域8及びドレイン領域9、ソース電極1
0及びドレイン電極11、チャンネル層2′、バリア層
3′、キャップ層4′、ゲート層6及びゲート電極7に
よって、第1図の場合と同様に、デプレッション型化合
物半導体電界効果トランジスタとしての機能を11する
ことができる。According to the compound semiconductor field effect transistor according to the present invention having such a configuration, it is similar to the compound semiconductor field effect transistor according to the present invention described above in FIG. 1, except for the matters mentioned above. The structure includes a semi-insulating compound semiconductor substrate 1, a buffer layer compound semiconductor layer 21, a source region 8 and a drain region 9, and a source electrode 1.
0, drain electrode 11, channel layer 2', barrier layer 3', cap layer 4', gate layer 6, and gate electrode 7 function as a depletion type compound semiconductor field effect transistor, as in the case of FIG. 11 can be done.
また、ゲート電極7′が、ゲート層6及びゲート電極7
からなる積層体に対応しているので、詳細説明は省略す
るが、半絶縁性化合物半導体基板1、バリア層用化合物
半導体層21、ソース領域8及びドレイン領域9′、ソ
ース電極10及びドレイン電極11′、チャンネルFJ
7J2″、バリア層3″、キャップ層4″及びゲート電
極7′によって、化合物半導体電界効果トランジスタと
してのは能を(qることができる。しかしながら、この
場合、第3図に示すように、ゲート電極7′の伝導帯の
底とバリア層3″の伝導帯の底との間のエネルギレベル
差を、チャンネル層2″の伝導帯の底とバリア層3″の
伝導帯の底との間のエネルギレベル差に比し大とするこ
とができるので、化合物半導体電界効果トランジスタと
しての機能をエンハンスメント型に得ることができる。Further, the gate electrode 7' includes the gate layer 6 and the gate electrode 7.
Although a detailed explanation will be omitted since it corresponds to a laminate consisting of a semi-insulating compound semiconductor substrate 1, a barrier layer compound semiconductor layer 21, a source region 8 and a drain region 9', a source electrode 10 and a drain electrode 11. ', Channel FJ
7J2'', barrier layer 3'', cap layer 4'' and gate electrode 7', the performance of the compound semiconductor field effect transistor can be reduced (q).However, in this case, as shown in FIG. The energy level difference between the bottom of the conduction band of electrode 7' and the bottom of the conduction band of barrier layer 3'' is defined as the difference in energy level between the bottom of the conduction band of channel layer 2'' and the bottom of the conduction band of barrier layer 3''. Since the energy level difference can be made large compared to the energy level difference, the function as a compound semiconductor field effect transistor can be obtained in an enhancement type manner.
従って、エンハンスメント型化合物半導体電界効果トラ
ンジスタを入力用とし、また、デプレッション型化合物
半導体電界効果トランジスタを負荷として用いたインバ
ータ回路を構成することができる。Therefore, it is possible to configure an inverter circuit using an enhancement type compound semiconductor field effect transistor as an input and a depletion type compound semiconductor field effect transistor as a load.
なJ3、上述においては、本発明の2つの実施例を示し
たに留まり、第1図及び第3図で上述した構成にJ3い
て、そのキャップ層を形成しているキャップ層用化合物
半導体居4を省略したJ?4成とすることもできる。In the above description, J3 merely shows two embodiments of the present invention, and J3 has the structure described above in FIGS. 1 and 3, and the cap layer compound semiconductor layer 4 forming the cap layer is J omitted? It can also be made into four components.
また、半絶縁性化合物半導体基板1をInPでなるもの
とし、これに応じて、バラフッ履用化合物半導体層21
を省略するが、チャンネル層用化合物半導体層2を厚い
厚さに形成するか、バッファ届用化合物半導体廠21を
半絶縁性化合物半導体基板1と格子整合するInAIA
S系半導体でなるものとすることもできる。なお、この
場合、チャンネル層用化合物半導体層2を、半絶縁性化
合物半導体基板1と格子整合するものとすることができ
、また、このため、チャンネル層用化合物半導体層2を
(14成している1nQa AsのXの値を、バッ
フ?履用化合X 1−x
物半導体層21側のOの値からキセツブ層用化合物半尋
体層3側に到るに従って大にする必要は必ずしもない。Further, the semi-insulating compound semiconductor substrate 1 is made of InP, and accordingly, the compound semiconductor layer 21 for rose fluoride is made of InP.
is omitted, but the compound semiconductor layer 2 for the channel layer is formed to have a large thickness, or the compound semiconductor layer 21 for the buffer is lattice-matched to the semi-insulating compound semiconductor substrate 1 using InAIA.
It can also be made of an S-based semiconductor. In this case, the compound semiconductor layer 2 for the channel layer can be lattice-matched with the semi-insulating compound semiconductor substrate 1, and for this reason, the compound semiconductor layer 2 for the channel layer can be formed by (14). It is not necessarily necessary to increase the value of X of 1nQa As from the value of O on the side of the buffer layer compound X 1-x compound semiconductor layer 21 to the side of the compound semiconducting layer 3 for use as a base layer.
ただし、この場合、バリア居用化合物半導体層3を、ミ
スフィツト転位が生じないのに十分な、100人という
ような十分薄い厚さに形成するのを可とする。また、バ
ッフ?層用化合物半導体届21が、チャンネル層用化合
物半導体層2に比し高い抵抗を右するので、漏れ電流が
少ない。However, in this case, it is possible to form the barrier compound semiconductor layer 3 to a sufficiently thin thickness, such as 100 layers, which is sufficient to prevent misfit dislocations from occurring. Also, buff? Since the layer compound semiconductor layer 21 has a higher resistance than the channel layer compound semiconductor layer 2, leakage current is small.
さらに、第3図の場合、ゲート電極7′がタングステン
シリサイドでなるものとして述べたが、ゲート電極7′
を、タングステンシリサイド以外の他の金属で形成する
こともでき、また、n型不純物を高濃度にドープしてい
るIn2Ga 1..7A Sでなるものとして形成す
ることもできる。なお、この場合、2の値を、チャンネ
ル層用化合物半導体層2をhYi成しているInxGa
1−x A SのXの値よりも大にしておくことによ
って、ゲート電(i7′を含んでtM成されている化合
物半導体電界効果!・ランジスタを確実にエンハンスメ
ント、型には能さけることができる。Furthermore, in the case of FIG. 3, the gate electrode 7' is made of tungsten silicide, but the gate electrode 7'
can also be formed of other metals than tungsten silicide, and can also be formed of In2Ga 1. which is heavily doped with n-type impurities. .. It can also be made of 7AS. In this case, the value of 2 is determined by the InxGa that forms the channel layer compound semiconductor layer 2
By setting the value of X to be larger than the value of can.
第1図は、本発明による化合物半導体電界効果l・ラン
ジスタの第1の実施例を示す路線的断面図である。
第2図A及びBは、そのd2明に供する、制御電圧を、
それぞれ負荷に電流を流す値にしたとぎ及び負荷に電流
を流さない値にしたときのエネルギバンド図である。
第3図は、本発明による化合物半導体電界効果トランジ
スタの第2の実施例を示す路線的断面図である。
第4図A及びBは、その説明に供する、制御電圧を、そ
れぞれ負荷に電流を流さない値にしたとぎ及び負荷に電
流を流す値にしたときのエネルギバンド図である。
第5図は、従来の化合物半導体電界効果トランジスタを
示ず路線的断面図である。
1・・・・・・・・・半絶縁性化合物半導体基板2・・
・・・・・・・チャンネル層用化合物半導体、に]2
H,2JT
・・・・・・・・・チャンネル層
3・・・・・・・・・バリア層用化合物半導体層3 r
、3 rt
・・・・・・・・・バリア店
4・・・・・・・・・キャップ層用化合物半導体層4′
、4″
・・・・・・・・・キャップ層
5・・・・・・・・・積層体
6・・・・・・・・・ゲートm用化合物半導体層7.7
′
・・・・・・・・・ゲート電極
8・・・・・・・・・ソース領域
9.9′
・・・・・・・・・ドレイン領域
10.11.11′
21・・・・・・・・・バッファ履用化合物半心体層出
願人 日本電信電話株式会社
代理人 弁理士 1)中 正 治・■゛“。
鍔IN
、7
第2図
第8図
第4図FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a compound semiconductor field effect transistor according to the present invention. Figures 2 A and B show the control voltage for the d2 brightness,
They are energy band diagrams when a value is set to allow current to flow through the load and when a value is set to a value that does not allow current to flow through the load, respectively. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a compound semiconductor field effect transistor according to the present invention. FIGS. 4A and 4B are energy band diagrams when the control voltage is set to a value that does not allow current to flow through the load and a value that allows current to flow through the load, respectively, for purposes of explanation. FIG. 5 is a cross-sectional view, not showing a conventional compound semiconductor field effect transistor. 1... Semi-insulating compound semiconductor substrate 2...
・・・・・・Compound semiconductor for channel layer]2
H, 2JT ...... Channel layer 3 ...... Compound semiconductor layer for barrier layer 3 r
, 3 rt...Barrier store 4...Compound semiconductor layer for cap layer 4'
, 4″ ...... Cap layer 5 ...... Laminated body 6 ...... Compound semiconductor layer for gate m 7.7
′......Gate electrode 8...Source region 9.9'...Drain region 10.11.11' 21... ...Buffer footwear compound semi-central body layer Applicant Nippon Telegraph and Telephone Corporation Agent Patent attorney 1) Masaharu Naka・■゛". Tsuba IN, 7 Figure 2 Figure 8 Figure 4
Claims (1)
ル層用化合物半導体層と、アンドープのバリア層用化合
物半導体層とがそれらの順に積層されている積層体が形
成され、 上記積層体上に、所要の導電型を与える不純物をドープ
しているゲート層用半導体層が、ゲート層として局部的
に形成され、上記ゲート層上に、ゲート電極が付され、 上記積層体内に、その上方から、上記ゲート層を挟んだ
両位置において、上記ゲート層と同じ導電型を与える不
純物をドープしている第1及び第2の半導体領域が、上
記チャンネル層用化合物半導体層及び上記バリア層用化
合物半導体層の上記第1及び第2の半導体領域間の領域
をそれぞれチャンネル層及びバッファ層として形成する
ように、上記チャンネル層用化合物半導体層に達する深
さに、それぞれソース領域及びドレイン領域として形成
され、 上記ソース領域及びドレイン領域に、それぞれソース電
極及びドレイン電極が連結されている化合物半導体電界
効果トランジスタにおいて、上記チャンネル層を形成し
ている上記チャンネル層用化合物半導体層が、In_x
Ga_1_−_xAs(0<x≦1)でなり、 上記バリア層を形成している上記バリア層用化合物半導
体層が、Al_yGa_1_−_yAs(0<y≦1)
でなることを特徴とする化合物半導体電界効果トランジ
スタ。[Claims] A laminate is formed on a semi-insulating compound semiconductor substrate, in which an undoped compound semiconductor layer for a channel layer and an undoped compound semiconductor layer for a barrier layer are laminated in that order, A semiconductor layer for a gate layer doped with an impurity giving a required conductivity type is locally formed on the body as a gate layer, a gate electrode is attached on the gate layer, and the semiconductor layer is formed in the stacked body. From above, at both positions sandwiching the gate layer, first and second semiconductor regions doped with an impurity giving the same conductivity type as the gate layer form the compound semiconductor layer for the channel layer and the compound semiconductor layer for the barrier layer. Form regions between the first and second semiconductor regions of the compound semiconductor layer as a channel layer and a buffer layer, respectively, to a depth reaching the compound semiconductor layer for channel layer as a source region and a drain region, respectively. In the compound semiconductor field effect transistor in which a source electrode and a drain electrode are connected to the source region and the drain region, respectively, the channel layer compound semiconductor layer forming the channel layer is formed of In_x
The barrier layer compound semiconductor layer forming the barrier layer is made of Ga_1_-_xAs (0<x≦1), and the barrier layer compound semiconductor layer forming the barrier layer is Al_yGa_1_-_yAs (0<y≦1).
A compound semiconductor field effect transistor characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20857986A JPH0783110B2 (en) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | Compound semiconductor field effect transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20857986A JPH0783110B2 (en) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | Compound semiconductor field effect transistor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6364367A true JPS6364367A (en) | 1988-03-22 |
| JPH0783110B2 JPH0783110B2 (en) | 1995-09-06 |
Family
ID=16558520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20857986A Expired - Lifetime JPH0783110B2 (en) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | Compound semiconductor field effect transistor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0783110B2 (en) |
-
1986
- 1986-09-04 JP JP20857986A patent/JPH0783110B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0783110B2 (en) | 1995-09-06 |
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