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JP2701567B2 - Field effect transistor - Google Patents

Field effect transistor

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Publication number
JP2701567B2
JP2701567B2 JP6429291A JP6429291A JP2701567B2 JP 2701567 B2 JP2701567 B2 JP 2701567B2 JP 6429291 A JP6429291 A JP 6429291A JP 6429291 A JP6429291 A JP 6429291A JP 2701567 B2 JP2701567 B2 JP 2701567B2
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JP
Japan
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layer
semiconductor material
electron
gaas
doped
Prior art date
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JP6429291A
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Japanese (ja)
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JPH04299869A (en
Inventor
裕二 安藤
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は量子細線をチャネルに用
いた電界効果トランジスタ(FET)の構造に関わり、
特にその性能を向上することを可能とするエピタキシャ
ル層構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a field effect transistor (FET) using a quantum wire as a channel,
In particular, the present invention relates to an epitaxial layer structure capable of improving its performance.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5に従来技術による量子細線FETの
一例を示す。同図(A)は素子構造図、同図(B)はゲ
ート電極を含む面(X1−X2−X3−X4)に於ける
素子断面図、同図(C)は同一面に於ける面内超格子層
の断面図である。この様な量子細線FETは椿らによっ
て、エレクトロニクス・レターズ(Electroni
cs Lett.)、第24巻、第20号、1267
頁、1988年に報告されている。このFETは半絶縁
性(S.I.)GaAs基板1、バッファ層を構成する
ノンドープGaAs層52、面内超格子層54、電子供
給層のn型AlGaAs層56によって構成されてい
る。
2. Description of the Related Art FIG. 5 shows an example of a conventional quantum wire FET. 2A is a structural view of the element, FIG. 2B is a sectional view of the element on a plane (X1-X2-X3-X4) including the gate electrode, and FIG. It is sectional drawing of a superlattice layer. Such quantum wire FETs were manufactured by Tsubaki et al. In Electronics Letters.
cs Lett. ), Vol. 24, No. 20, 1267
Page, 1988. This FET comprises a semi-insulating (SI) GaAs substrate 1, a non-doped GaAs layer 52 constituting a buffer layer, an in-plane superlattice layer 54, and an n-type AlGaAs layer 56 serving as an electron supply layer.

【0003】ここで、GaAs基板1として[1−1
0]方向に1°傾斜した(001)GaAs基板を用
い、有機金属化学気相成長(MOCVD)法を利用する
ことによって、ノンドープGaAsロッド54Aとノン
ドープAlAsロッド54Bが交互に形成された面内超
格子54が作製されている。電子供給層56上にはn型
GaAsからなるキャップ層7が形成され、キャップ層
7上にソース電極8Sおよびドレイン電極8Dが蒸着に
より形成されチャネルとのオーム性接触をとってある。
また、キャップ層7を除去して形成されたリセス部には
ゲート電極9が形成されている。
Here, as the GaAs substrate 1, [1-1]
Using a (001) GaAs substrate inclined by 1 ° in the [0] direction and using a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, a non-doped GaAs rod 54A and a non-doped AlAs rod 54B are alternately formed. A grid 54 has been made. A cap layer 7 made of n-type GaAs is formed on the electron supply layer 56, and a source electrode 8S and a drain electrode 8D are formed on the cap layer 7 by vapor deposition to make ohmic contact with the channel.
A gate electrode 9 is formed in a recess formed by removing the cap layer 7.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題点】図5に示した従来の
量子細線FETの基板からゲート電極に向かう方向のポ
テンシャルプロファイルを図6に示す。図6(A)、
(C)はAlAsロッド54Bを含む線上(図5(B)
のY1−Y2)に於ける各々、低電子密度時及び高電子
密度時のポテンシャルプロファイルである。同図
(B)、(D)はGaAsロッド54Aを含む線上(図
5(B)のZ1−Z2)に於ける各々、低電子密度時及
び高電子密度時のポテンシャルプロファイルである。図
に於いて、EC は伝導帯の底、EF はフェルミレベルで
あり、nは電子密度分布を表す。高電子密度の条件で
は、図6(C)、(D)に示すように、電子はヘテロ界
面近傍に接近するので、GaAsロッド54Aの方に電
子は局在し、1次元電子ガスが形成される。一方、低電
子密度の条件では,図6(A)(B)に示すようにコン
ファインメントが低下し、電子はバッファ層52の中を
走行するようになり、2次元ガスとして振る舞うように
なる。
FIG. 6 shows a potential profile in the direction from the substrate to the gate electrode of the conventional quantum wire FET shown in FIG. FIG. 6 (A),
(C) is on the line including the AlAs rod 54B (FIG. 5 (B)
Are the potential profiles at the time of low electron density and at the time of high electron density in Y1-Y2). FIGS. 5B and 5D show potential profiles at the time of low electron density and at the time of high electron density, respectively, on a line including the GaAs rod 54A (Z1-Z2 in FIG. 5B). In FIG, E C is the bottom, E F of the conduction band is the Fermi level, n represents an electron density distribution. Under the condition of high electron density, as shown in FIGS. 6C and 6D, the electrons approach the vicinity of the hetero interface, so that the electrons are localized toward the GaAs rod 54A and a one-dimensional electron gas is formed. You. On the other hand, under the condition of a low electron density, as shown in FIGS. 6A and 6B, the confinement is reduced, and the electrons travel in the buffer layer 52 and behave as a two-dimensional gas.

【0005】この様に、従来技術による量子細線FET
は、高電流時にキャリアの1次元化に伴い良好な電子輸
送特性を示すものの、低電流時には従来の2次元電子ガ
スFET(2DEGFET)と同様の特性を示す。一般
に、FETを高周波低雑音素子として利用する場合に
は、低電流時の伝達コンダクタンス(gm )が高いこと
が必須になり、故に、従来の量子細線FETでは、その
良好な電子輸送が雑音特性には反映されないという問題
があった。
As described above, the conventional quantum wire FET
Shows a good electron transport characteristic with a one-dimensional carrier at a high current, but shows the same characteristics as a conventional two-dimensional electron gas FET (2DEGFET) at a low current. In general, when an FET is used as a high-frequency low-noise element, a high transfer conductance (g m ) at a low current is indispensable. There was a problem that was not reflected.

【0006】本発明は、量子細線のエピタキシャル層構
造に変更を加えることにより、低電流時にもキャリアの
1次元コンファインメントが保たれ、良好な電子輸送特
性をを示し得るエピタキシャル層構造を提供するもので
ある。
[0006] The present invention provides an epitaxial layer structure capable of maintaining one-dimensional confinement of carriers even at a low current and exhibiting good electron transport characteristics by changing the epitaxial layer structure of the quantum wire. It is.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の電界効果トラン
ジスタは、半導体基板上に、第一の半導体材料から成る
ロッドと該第一の半導体材料よりも電子親和力の小さい
第二の半導体材料から成るロッドが交互に配列された面
内超格子層とn型不純物がドープされた第三の半導体材
料から成る電子供給層が順次積層され、前記第一の半導
体材料から成るロッドの長手方向に電子を走行させる電
界効果トランジスタに於いて、前記面内超格子層の前記
電子供給層と反対側に第一の半導体材料よりも電子親和
力の小さい第四の半導体材料から成るヘテロバッファ層
が形成されていることを特徴とする。 さらに上記の電
界効果トランジスタにおいて、前記面内超格子と前記電
子供給層の中間に前記第三の半導体材料より電子親和力
の大きい第五の半導体材料から成るノンドープチャネル
層が挿入されていることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION A field effect transistor according to the present invention comprises, on a semiconductor substrate, a rod made of a first semiconductor material and a second semiconductor material having an electron affinity smaller than that of the first semiconductor material. An in-plane superlattice layer in which rods are alternately arranged and an electron supply layer made of a third semiconductor material doped with an n-type impurity are sequentially stacked, and electrons are emitted in a longitudinal direction of the rod made of the first semiconductor material. In the field effect transistor to be run, a hetero buffer layer made of a fourth semiconductor material having an electron affinity smaller than that of the first semiconductor material is formed on a side of the in-plane superlattice layer opposite to the electron supply layer. It is characterized by the following. Furthermore, in the above-mentioned field effect transistor, a non-doped channel layer made of a fifth semiconductor material having a higher electron affinity than the third semiconductor material is inserted between the in-plane superlattice and the electron supply layer. And

【0008】[0008]

【作用】従来の量子細線FETでは、電子密度が低い条
件で、電子バッファ層中にしみ出し,1次元コンファイ
ンメントが保たれなくなる。本発明では、面内超格子層
の電子供給層と反対側にヘテロバッファ層を設けること
に依って、電子のバッファ層へのしみ出しを抑制する。
この様にすることに依って、低電流時にも1次元コンフ
ァインメントが実現され、電子輸送の向上に伴って、良
好な雑音特性を示すことが分かる。
In the conventional quantum wire FET, under the condition that the electron density is low, the quantum wire FET seeps into the electron buffer layer and the one-dimensional confinement cannot be maintained. In the present invention, the provision of the hetero buffer layer on the side of the in-plane superlattice layer opposite to the electron supply layer suppresses seepage of electrons into the buffer layer.
By doing so, it can be seen that one-dimensional confinement is realized even at a low current, and good noise characteristics are exhibited with improvement in electron transport.

【0009】しかしながら、この様な構造では、電子密
度の大小に関わらず、常に電子は1次元ガスとして振る
舞う。したがって、ゲート下のみならず、ソース・ゲー
ト間、ドレイン・ゲート間に於いても電子はGaAs細
線の中だけを走行することになり、ソース寄生抵抗、ド
レイン寄生抵抗が上昇してしまう。ゲート下のみで電子
1次元コンファインメントが実現され、それ以外の寄生
領域では2次元ガスとして振る舞うのが理想である。こ
の要求を満足するには、量子細線の形成される第一のチ
ャネル層と電子が2次元ガスとして振る舞う第二のチャ
ネル層を設け、ゲートに負の電圧が印加され電子濃度が
低下した場所でのみ電子が第一のチャネル層に閉じ込め
られる様にすればよい。具体的には、先に述べた構造に
於いて、電子供給層と面内超格子層の界面にノンドープ
チャネル層を設ければよい。こうすることに依って、ゲ
ートに負電圧をかけて電子濃度が下がるほど、電子分布
はゲートから離れ基板側に近付くため、面内超格子を構
成する量子細線に閉じ込められる。一方、電子濃度の高
い寄生領域では、電子は上層のノンドープチャネル層中
に2次元的に分布するため、寄生抵抗の上昇は抑えられ
る。
However, in such a structure, electrons always behave as a one-dimensional gas regardless of the electron density. Therefore, not only under the gate, but also between the source and the gate and between the drain and the gate, the electrons travel only in the GaAs thin wire, and the source parasitic resistance and the drain parasitic resistance increase. Ideally, one-dimensional electron confinement is realized only under the gate, and the other parasitic region behaves as a two-dimensional gas. In order to satisfy this requirement, a first channel layer on which a quantum wire is formed and a second channel layer in which electrons behave as a two-dimensional gas are provided, and where a negative voltage is applied to the gate and the electron concentration is reduced. Only the electrons may be confined in the first channel layer. Specifically, in the structure described above, a non-doped channel layer may be provided at the interface between the electron supply layer and the in-plane superlattice layer. As a result, as the electron concentration decreases as a negative voltage is applied to the gate to lower the electron concentration, the electron distribution moves away from the gate and approaches the substrate side, so that the electron distribution is confined to the quantum wires constituting the in-plane superlattice. On the other hand, in a parasitic region having a high electron concentration, electrons are two-dimensionally distributed in the upper non-doped channel layer, so that an increase in parasitic resistance is suppressed.

【0010】[0010]

【実施例】図1に本発明の第一の実施例のFETの素子
構造を示す。同図(A)は素子構造図、同図(B)はゲ
ート電極を含む面(X1−X2−X3−X4)に於ける
素子断面図、同図(C)は同一面に於ける面内超格子層
の断面図である。半絶縁性GaAs基板1上に、ノンド
ープGaAsバッファ層2、ノンドープAlGaAsヘ
テロバッファ層3、面内超格子層4、ノンドープAlG
aAsスペーサ層5、n型AlGaAs電子供給層6及
びn−GaAsキャップ層7が形成されている。
FIG. 1 shows an element structure of an FET according to a first embodiment of the present invention. 2A is a structural view of the element, FIG. 2B is a sectional view of the element on a plane (X1-X2-X3-X4) including the gate electrode, and FIG. It is sectional drawing of a superlattice layer. On a semi-insulating GaAs substrate 1, a non-doped GaAs buffer layer 2, a non-doped AlGaAs hetero buffer layer 3, an in-plane superlattice layer 4, a non-doped AlG
An aAs spacer layer 5, an n-type AlGaAs electron supply layer 6, and an n-GaAs cap layer 7 are formed.

【0011】図1に示した量子細線FETの基板からゲ
ート電極に向かう方向のポテンシャルプロファイルを図
2に示す。図2(A)、(C)はAlAsロッド(4
B)を含む線上に(Y1−Y2)に於ける各々、低電子
密度時及び高電子密度時のポテンシャルプロファイルで
ある。同図(B)、(D)はGaAsロッド(4A)を
含む線上(Z1−Z2)に於ける各々、低電子密度時及
び高電子密度時のポテンシャルプロファイルである。図
に於いて、EC 伝導帯の底、EF はフェルミレベルであ
り、nは電子密度分布を表す。図2に示すように、電子
密度の大小に関わらず、ヘテロバッファ層3の効果で電
子は面内超格子4中に閉じ込められ、GaAaロッド4
A中に1次元電子ガスが形成される。この様に,本発明
による量子細線FETでは高電流時のみならず、低電流
時に於いても、キャリアの1次元コンファインメントが
保たれ、電子輸送特性が改善される。それ故、低電流時
のgm が従来のFETと比べて向上し、とくに高周波雑
音特性が改善される。
FIG. 2 shows a potential profile of the quantum wire FET shown in FIG. 1 in the direction from the substrate to the gate electrode. FIGS. 2A and 2C show AlAs rods (4
It is a potential profile at the time of low electron density and at the time of high electron density in (Y1-Y2) on the line containing B), respectively. FIGS. 7B and 7D show potential profiles at the time of low electron density and at the time of high electron density, respectively, on the line (Z1-Z2) including the GaAs rod (4A). In the figure, the bottom of the E C conduction band, E F is the Fermi level, n represents an electron density distribution. As shown in FIG. 2, regardless of the electron density, electrons are confined in the in-plane superlattice 4 by the effect of the hetero buffer layer 3 and the GaAs rod 4
A one-dimensional electron gas is formed in A. As described above, in the quantum wire FET according to the present invention, not only at the time of high current but also at the time of low current, the one-dimensional confinement of carriers is maintained, and the electron transport characteristics are improved. Therefore, g m at low current is improved as compared with the conventional FET, especially high frequency noise characteristics are improved.

【0012】この様な素子は以下の様にして作製され
る。[1−10]方向に1°傾斜した(001)GaA
s基板上に例えば、MOCVD成長法により、ノンドー
プGaAsバッファ層を1μm、ノンドープAl0.3
0.7 Asヘテロバッファ層3を500オングストロー
ム(以下Aと記す)を順次成長する。ここで、1°だけ
傾斜した基板を用いているので、結晶面上には162A
周期のステップが生じる。このステップに沿って、Al
AsとGaAsを交互に成長することによって、面内超
格子層(GaAs)0.5 (AlAs)0.5 4を150A
だけ形成する。引続き、ノンドープAlGaAsスペー
サ層5を30A、n型Al0.3 Ga0.7 As電子供給層
(ドーピング濃度3×1018/cm3 )6を270A、
n型GaAsキャップ層(ドーピング濃度5×1018
cm3 )7を500Aに順次成長させるn型GaAsキ
ャップ層7上にはソース電極8S及びドレイン電極8D
を蒸着によって形成した後、アロイ処理によって、オー
ム性接触をとる。ここで、面内超格子を形成する半導体
ロッドの両端上に各々ソース電極とドレイン電極が配置
されるようにする。更に、n型GaAs層7をエッチン
グ除去して形成されたリセス部にはゲート電極9を形成
する。こうして図1のFETが完成する。
Such an element is manufactured as follows. (001) GaAs inclined by 1 ° in the [1-10] direction
For example, a non-doped GaAs buffer layer of 1 μm and a non-doped Al 0.3 G
A 0.7 As hetero buffer layer 3 is sequentially grown to 500 Å (hereinafter referred to as A). Here, since a substrate inclined by 1 ° is used, 162 A
Periodic steps occur. According to this step, Al
By growing the As and GaAs alternately plane superlattice layer (GaAs) 0.5 (AlAs) 0.5 4 to 150A
Only form. Subsequently, the non-doped AlGaAs spacer layer 5 is 30 A, the n-type Al 0.3 Ga 0.7 As electron supply layer (doping concentration 3 × 10 18 / cm 3 ) is 270 A,
n-type GaAs cap layer (doping concentration 5 × 10 18 /
cm 3 ) 7 on the n-type GaAs cap layer 7 to be sequentially grown to 500 A.
Is formed by vapor deposition, and an ohmic contact is made by alloying. Here, a source electrode and a drain electrode are arranged on both ends of a semiconductor rod forming an in-plane superlattice. Further, a gate electrode 9 is formed in a recess formed by removing the n-type GaAs layer 7 by etching. Thus, the FET of FIG. 1 is completed.

【0013】図3に本発明の第二の実施例のFETの素
子構造を示す。同図(A)は素子構造図、同図(B)は
ゲート電極を含む面(X1−X2−X3−X4)に於け
る素子断面図である。半絶縁性GaAs基板1上に、ノ
ンドープGaAsバッファ層32、ノンドープAlGa
Asヘテロバッファ層33、第一のチャネルを形成する
面内超格子層34、ノンドープGaAsから成る第二チ
ャネル層35,n型AlGaAs電子供給層36、n−
GaAsキャップ層7が形成されている。
FIG. 3 shows an element structure of an FET according to a second embodiment of the present invention. FIG. 1A is an element structure diagram, and FIG. 1B is an element cross-sectional view along a plane (X1-X2-X3-X4) including a gate electrode. On a semi-insulating GaAs substrate 1, a non-doped GaAs buffer layer 32, a non-doped AlGa
As hetero buffer layer 33, in-plane superlattice layer 34 forming a first channel, second channel layer 35 made of non-doped GaAs, n-type AlGaAs electron supply layer 36, n-
A GaAs cap layer 7 is formed.

【0014】図3に示したFETの基板からゲート電極
に向かう方向のポテンシャルプロファイルを図4に示
す。図4(A)、(C)はAlAsロッド(34B)を
含む線上(図3(B)のY1−Y2)に於ける各々、低
電子密度時及び高電子密度時のポテンシャルプロファイ
ルである。同図(B)、(D)はGaAsロッド(34
A)を含む線上(図3(B)のZ1−Z2)に於ける各
々、低電子密度時及び高電子密度時のポテンシャルプロ
ファイルである。
FIG. 4 shows a potential profile of the FET shown in FIG. 3 in the direction from the substrate to the gate electrode. FIGS. 4A and 4C show potential profiles at the time of low electron density and at the time of high electron density, respectively, on the line including the AlAs rod (34B) (Y1-Y2 in FIG. 3B). FIGS. 7B and 7D show GaAs rods (34).
3A is a potential profile on a line including A) (Z1-Z2 in FIG. 3B) at a low electron density and at a high electron density, respectively.

【0015】高電子密度の条件では、図4(C)、
(D)に示すように、電子はゲート電極側に接近するの
で、電子は面内超格子から出て第二チャネル層35の方
に分布するようになり2次元電子ガスが形成される。一
方、低電子密度の条件では、図4(A)、(B)に示す
ように、電子分布の重心位置は基板側に移動するため、
電子は面内超格子34に閉じ込められ、GaAsロッド
34A中に1次元電子ガスが形成される。この様に、本
発明による第二の実施例では適当な負の電圧をゲートに
印加することによってゲート下でのみ電子は1次元コン
ファインメントを受け、電子密度の高い場所では2次元
電子ガスとして振る舞う。故に、ゲート下では1次元コ
ンファインメントに伴う高移動度、高ドリフト速度を実
現しながら、電子密度の高い寄生領域では2次元ガスと
して振る舞うため、寄生抵抗の増大をも避けることが出
来る。
Under the condition of high electron density, FIG.
As shown in (D), since the electrons approach the gate electrode side, the electrons emerge from the in-plane superlattice and are distributed toward the second channel layer 35, so that a two-dimensional electron gas is formed. On the other hand, under the condition of low electron density, as shown in FIGS. 4A and 4B, the center of gravity of the electron distribution moves to the substrate side.
The electrons are confined in the in-plane superlattice 34, and a one-dimensional electron gas is formed in the GaAs rod 34A. Thus, in the second embodiment according to the present invention, by applying an appropriate negative voltage to the gate, the electrons undergo one-dimensional confining only under the gate, and behave as a two-dimensional electron gas in places where the electron density is high. . Therefore, since a high mobility and a high drift speed associated with the one-dimensional confinement are realized under the gate, it behaves as a two-dimensional gas in a parasitic region having a high electron density, so that an increase in parasitic resistance can be avoided.

【0016】この様な素子は以下の様にして作製され
る。[1−10]方向に1°傾斜した(001)GaA
s基板1上に例えば,MOCVD成長法により、ノンド
ープGaAsバッファ層32を1μm、ノンドープAl
0.3 Ga0.7 As層33を500Aを順次成長する。こ
こで、1°だけ傾斜した基板を用いているので、結晶面
上には162A周期のステップが生じる。このステップ
に沿って、AlAsとGaAsを交互に成長することに
よって、面内超格子層(GaAs)0.75(AlAs)
0.2534を50Aだけ形成する。引き続き、ノンドープ
GaAsチャネル層35を50A、n型AlGaAs電
子供給層(ドーピング濃度3×1018/cm3 )36を
200A、n型GaAsキャップ層(ドーピング濃度5
×1018/cm3 )7を500Aに順次成長させる。
Such an element is manufactured as follows. (001) GaAs inclined by 1 ° in the [1-10] direction
For example, a non-doped GaAs buffer layer 32 of 1 μm and a non-doped Al
A 0.3 Ga 0.7 As layer 33 is sequentially grown at 500 A. Here, since a substrate inclined by 1 ° is used, a step of 162 A period occurs on the crystal plane. By alternately growing AlAs and GaAs along this step, the in-plane superlattice layer (GaAs) 0.75 (AlAs)
0.25 34 is formed by 50A. Subsequently, the non-doped GaAs channel layer 35 is 50 A, the n-type AlGaAs electron supply layer (doping concentration 3 × 10 18 / cm 3 ) 36 is 200 A, and the n-type GaAs cap layer (doping concentration 5
× 10 18 / cm 3 ) 7 is sequentially grown to 500A.

【0017】n型GaAsキャップ層7上にはソース電
極8S及びドレイン電極8Dを蒸着によって形成した
後、アロイ処理によって、オーム性接触をとる。ここ
で、面内超格子を形成する半導体ロッドの両端上に各々
ソース電極とドレイン電極が配置されるようにする。更
に、n型GaAs層7をエッチング除去して形成された
リセス部にはゲート電極9を形成する。こうして図3の
FETが完成する。
After the source electrode 8S and the drain electrode 8D are formed on the n-type GaAs cap layer 7 by vapor deposition, ohmic contact is made by alloying. Here, a source electrode and a drain electrode are arranged on both ends of a semiconductor rod forming an in-plane superlattice. Further, a gate electrode 9 is formed in a recess formed by removing the n-type GaAs layer 7 by etching. Thus, the FET of FIG. 3 is completed.

【0018】以上の実施例では、AlGaAs/GaA
s系を用いて本発明を説明したが、AlGaAs/In
GaAs/GaAs歪格子系,及びAlInAs/Ga
InAs/InP系など他の材料系を用いたFETにも
適用可能である。
In the above embodiment, AlGaAs / GaAs
Although the present invention has been described using the s system, AlGaAs / In
GaAs / GaAs strained lattice system and AlInAs / Ga
The present invention is also applicable to an FET using another material system such as an InAs / InP system.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上の詳細な説明から明らかなように、
本発明によれば、面内超格子層の基板側にヘテロバッフ
ァ層を設けることに依って、低電流時にも1次元コンフ
ァインメントが実現される。更に、その様な構造に於い
て、面内超格子層のゲート側にノンドープチャネル層を
設けることに依って、チャネルの細線化に伴う寄生抵抗
の増大をも避けることが出来るので、高周波低雑音素子
として最適なFETが得られる。
As is apparent from the above detailed description,
According to the present invention, by providing the hetero buffer layer on the substrate side of the in-plane superlattice layer, one-dimensional confinement can be realized even at a low current. Furthermore, in such a structure, by providing a non-doped channel layer on the gate side of the in-plane superlattice layer, it is possible to avoid an increase in parasitic resistance due to the thinning of the channel. An optimum FET as an element can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるFETの第一の実施例の素子構造
図である。
FIG. 1 is an element structure diagram of a first embodiment of an FET according to the present invention.

【図2】第一の実施例に於けるバンドプロファイル図で
ある。
FIG. 2 is a band profile diagram in the first embodiment.

【図3】本発明によるFETの第二の実施例の素子構造
図である。
FIG. 3 is a device structural view of a second embodiment of the FET according to the present invention.

【図4】第二の実施例に於けるバンドプロファイル図で
ある。
FIG. 4 is a band profile diagram in the second embodiment.

【図5】従来技術によるFETの素子構造図である。FIG. 5 is an element structure diagram of a conventional FET.

【図6】従来例に於けるバンドプロファイル図である。FIG. 6 is a band profile diagram in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 S.I.GaAs基板 2、32、35、52 i−GaAs層 3、5、33 i−AlGaAs層 4、34、54 (AlAs)(GaAs)面内超格子
層 4A、34A、54A i−GaAsロッド 4B、34B、54B i−AlAsロッド 6、36、56 n型AlGaAs電子供給層 7 n型GaAs層 8S、8D オーム性電極 9 ゲート電極
1 S. I. GaAs substrate 2, 32, 35, 52 i-GaAs layer 3, 5, 33 i-AlGaAs layer 4, 34, 54 (AlAs) (GaAs) in-plane superlattice layer 4A, 34A, 54A i-GaAs rod 4B, 34B , 54B i-AlAs rod 6, 36, 56 n-type AlGaAs electron supply layer 7 n-type GaAs layer 8S, 8D ohmic electrode 9 gate electrode

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板上に、第一の半導体材料から
成るロッドと該第一の半導体材料よりも電子親和力の小
さい第二の半導体材料から成るロッドが交互に配列され
た面内超格子層と、n型不純物がドープされた第三の半
導体材料から成る電子供給層とが順次積層され、前記第
一の半導体材料から成るロッドの長手方向に電子を走行
させる電界効果トランジスタであって、前記面内超格子
層の前記電子供給層と反対側に第一の半導体材料よりも
電子親和力の小さい第四の半導体材料から成るヘテロバ
ッファ層を備えることを特徴とする電界効果トランジス
タ。
An in-plane superlattice layer in which rods made of a first semiconductor material and rods made of a second semiconductor material having an electron affinity smaller than that of the first semiconductor material are alternately arranged on a semiconductor substrate. And an electron supply layer made of a third semiconductor material doped with an n-type impurity, sequentially stacked, and a field-effect transistor that allows electrons to travel in a longitudinal direction of a rod made of the first semiconductor material, A field effect transistor comprising: a hetero buffer layer made of a fourth semiconductor material having an electron affinity smaller than that of the first semiconductor material on a side of the in-plane superlattice layer opposite to the electron supply layer.
【請求項2】 前記面内超格子層と前記電子供給送の中
間に、前記第三の半導体材料より電子親和力の大きい第
五の半導体材料から成るノンドープチャネル層を備える
ことを特徴とする請求項1記載の電界効果トランジス
タ。
2. A non-doped channel layer comprising a fifth semiconductor material having an electron affinity higher than that of the third semiconductor material, between the in-plane superlattice layer and the electron supply and supply. 2. The field effect transistor according to 1.
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