JPH0586873B2 - - Google Patents
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- JPH0586873B2 JPH0586873B2 JP59131045A JP13104584A JPH0586873B2 JP H0586873 B2 JPH0586873 B2 JP H0586873B2 JP 59131045 A JP59131045 A JP 59131045A JP 13104584 A JP13104584 A JP 13104584A JP H0586873 B2 JPH0586873 B2 JP H0586873B2
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- 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 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
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- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Bipolar Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、超高速のトランジスタに係り、特に
高集積に好適な、高負荷駆動能力を有する新型ト
ランジスタに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to ultra-high-speed transistors, and particularly to a new type of transistor suitable for high integration and having high load driving capability.
従来、Si基板上に高集積化が実現されているト
ランジスタとしては、その動作原理からみて、バ
イポーラトランジスタとMOS(Metal−Oxide−
Semiconductor)型電界効果トランジスタ
〔MOSFET〕の2つが代表的なものであつた。
バイポーラトランジスタが少数キヤリアの拡散及
びドリフトという物理現象を用いる縦型デバイス
とすれば、電界効果トランジスタは、多数キヤリ
アの電界による駆動を用いる横型デバイスであ
る。
Traditionally, transistors that have been highly integrated on Si substrates have been classified into bipolar transistors and MOS (Metal-Oxide-
The two most representative types were MOSFETs (Semiconductor) type field effect transistors (MOSFETs).
While a bipolar transistor is a vertical device that uses the physical phenomena of diffusion and drift of minority carriers, a field effect transistor is a lateral device that uses majority carriers to be driven by an electric field.
近年、Siの物理常数のもつ限界のために、トラ
ンジスタ動作の本質的機構は変えることなしに、
ガリウム−砒素(GaAs)を中心とした化合物半
導体を用いた超高速デバイスが開発されつつあ
る。 In recent years, due to the limitations of the physical constants of Si, it has been possible to
Ultrahigh-speed devices using compound semiconductors centered on gallium-arsenide (GaAs) are being developed.
その中で、ヘテロ接合を用いたトランジスタと
しては、ヘテロバイポラートランジスタ〔例えば
特開昭49−43583〕と選択ドープヘテロ接合型電
界効果トランジスタ(例えば、特開昭56−94779)
があげられる。動作原理の点からみると後者のト
ランジスタはMOS型FETとほとんど同じであ
る。ところで、この様な化合物を用いたトランジ
スタにおいては、トランジスタ動作の本質的部分
はSiを用いたデバイスと変つていないために、バ
イポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ
(以下FETと呼ぶ)の各々固有な欠点は解決され
ないでいる。 Among them, transistors using heterojunctions include heterobipolar transistors (e.g., JP-A-49-43583) and selectively doped heterojunction field-effect transistors (e.g., JP-A-56-94779).
can be given. From the point of view of the operating principle, the latter transistor is almost the same as a MOS FET. By the way, in transistors using such compounds, the essential part of transistor operation is the same as in devices using Si, so bipolar transistors and field effect transistors (hereinafter referred to as FETs) each have their own inherent drawbacks. remains unresolved.
即ち、ヘテロバイポーラトランジスタの場合に
は、アイソレーシヨン領域の確保のために、集積
度がFETに比べて上がらないという欠点がある。
又、バイポーラトランジスタの場合にはベース層
厚は、動作原理上の制限のために、薄くするには
下限が存在する。 That is, in the case of a hetero bipolar transistor, there is a drawback that the degree of integration cannot be increased compared to a FET due to securing an isolation region.
Further, in the case of a bipolar transistor, there is a lower limit to how thin the base layer can be made due to restrictions on the operating principle.
一方、電界効果トランジスタの場合には高集積
には好適だが共通する欠点としては、電流を大き
く取り出せないという問題が生じていた。 On the other hand, field effect transistors are suitable for high integration, but a common drawback is that they cannot draw a large amount of current.
本発明の目的は、高集積化に適し、二次元状担
体を担体の存在する面に対して垂直方向に流すこ
とを特徴とする新原理に基づく超高速トランジス
タを提供することにある。
An object of the present invention is to provide an ultrahigh-speed transistor that is suitable for high integration and is based on a new principle in which a two-dimensional carrier flows in a direction perpendicular to the plane on which the carrier is present.
第1図に従来の、選択ドープヘテロ接合型
FETの動作原理を説明するためのエネルギーバ
ンド構造を示す。同様にFETの断面構造を第2
図に示す。半絶縁性GaAs基板10上に通常分子
線エピタキシー(MBE)法を用いて1μm程度の
故意には不純物を含ませないGaAs層11(通常
MBEでは不純物濃度1015cm-3以下の弱いp-型に
なつている)を成長させる。次に、Siを1×1018
cm-3程度含むAlXGa1-XAs(x〜0.3)層12を500
Å程度成長させる。その後ソース・ドレイン電極
21,22、およびゲート電極13を形成する。
Figure 1 shows a conventional selectively doped heterojunction type.
The energy band structure is shown to explain the operating principle of FET. Similarly, the cross-sectional structure of the FET is
As shown in the figure. On a semi-insulating GaAs substrate 10, a GaAs layer 11 (generally
In MBE, a weak p - type with an impurity concentration of 10 15 cm -3 or less is grown. Next, add Si to 1×10 18
Al x Ga 1-X As (x ~ 0.3) layer 12 containing about cm -3
Grow about Å. Thereafter, source/drain electrodes 21, 22 and gate electrode 13 are formed.
ゲート電極直下のエネルギーバンド図を示した
のが第1図である。ドーピングされたSi原子を1
4に示し、シヨツトキー接合による空乏層を16
に示す。AlGaAsとGaAsは結晶格子が同一種類
であり格子定数が非常に近いため、ヘテロ接合界
面での界面準位の数は非常に小さいと考えられ
る。GaAsはAlXGa1-XAs(〜0.3)に比べて電子
親和力が大きいためにヘテロ接合界面には電子親
和力の差にもとづくポテンシヤル障壁が生じ、2
次元状の担体15が形成される。 FIG. 1 shows an energy band diagram directly under the gate electrode. 1 doped Si atom
4, the depletion layer due to Schottky junction is 16
Shown below. Since AlGaAs and GaAs have the same type of crystal lattice and very similar lattice constants, it is thought that the number of interface states at the heterojunction interface is very small. GaAs has a larger electron affinity than Al
A dimensional carrier 15 is formed.
従来のFETはこの2次元状担体を、ヘテロ接
合界面に沿つて流すことに特徴があり、そのため
電流を大きく取れないのであつた。 Conventional FETs are characterized by flowing this two-dimensional carrier along the heterojunction interface, which makes it impossible to obtain a large current.
本発明は第1図に示すヘテロ接合界面に存在す
る、2次元状担体15をGaAs層11側に取り出
し、即ち、ヘテロ接合界面に垂直方向に電流とし
て取り出し、ゲート電圧により、二次元状担体の
生成消滅を制御することで、電流の大きさを変調
させてトランジスタ動作を行なうことを特徴とす
る新しいトランジスタ原理を導入することで、従
来の、選択ドープヘテロ接合型FTEや、ヘテロ
バイポーラトランジスタの持つていた欠点を克服
するものである。 In the present invention, the two-dimensional carrier 15 present at the heterojunction interface shown in FIG. By introducing a new transistor principle that performs transistor operation by modulating the magnitude of current by controlling generation and annihilation, we can overcome the advantages of conventional selectively doped heterojunction FTEs and heterobipolar transistors. It is intended to overcome the disadvantages of the
以下、本発明の新型トランジスタの動作原理
を、p型GaAsとn型AlXGa1-XAsのヘテロ接合
を用いて作成した本発明のトランジスタについ
て、素子断面図〔第3図〕とエネルギーバンド図
〔第4図〕を用いて説明する。その後、外部電位
を加えた場合の動作特性について説明する。 The operating principle of the new type of transistor of the present invention will be explained below using a device cross-sectional view [Figure 3] and energy band of the transistor of the present invention made using a heterojunction of p-type GaAs and n -type Al This will be explained using the figure [Fig. 4]. After that, the operating characteristics when an external potential is applied will be explained.
第3図に示す様に、所定の半絶縁性AlyGa1-y
Asお半導体基板90中の埋込まれたn+層18上
に200Åから1000Å程度のp型GaAs層17とヘ
テロ接合して300Åから1000Å程度のn型Alx
Ga1-xAs(x〜0.3程度)層12を作成する。電子
親和力の差のために、AlxGa1-xAs層中の自由電
子はp型GaAs層17側のヘテロ接合界面に蓄積
し、二次元状の電子ガス層15を形成している。
第4図にこの状態を示すバンド構造図を示す。第
3図と同一部位は同一符号で示してある。 As shown in Figure 3, a predetermined semi-insulating AlyGa 1-y
On the n + layer 18 buried in the As semiconductor substrate 90, there is a heterojunction with the p-type GaAs layer 17 of about 200 Å to 1000 Å, and the n-type Al x of about 300 Å to 1000 Å is formed.
A Ga 1-x As (about x ~ 0.3) layer 12 is created. Due to the difference in electron affinity, free electrons in the Al x Ga 1-x As layer accumulate at the heterojunction interface on the p-type GaAs layer 17 side, forming a two-dimensional electron gas layer 15.
FIG. 4 shows a band structure diagram showing this state. The same parts as in FIG. 3 are indicated by the same symbols.
本発明のトランジスタは、二次元状担体15と
オーミツク接触をするソース電極29と、この担
体15を生成消滅させるゲート制御電極30とを
有して、この制御電極30及び二次元状担体15
の直下に位置する。 The transistor of the present invention has a source electrode 29 that makes ohmic contact with the two-dimensional carrier 15, and a gate control electrode 30 that generates and annihilates the carrier 15.
Located directly below.
第2の半導体層17とヘテロ接合をする第3の
半導体層18〔今の場合には、厚み500Å程度の
n+AlGaAs層〕との界面に蓄積する二次元状担体
15′とオーミツク接触するドレイン電極31を
基本構造とする。 The third semiconductor layer 18 forming a heterojunction with the second semiconductor layer 17 [in this case, the third semiconductor layer 18 has a thickness of about 500 Å.
The basic structure is a drain electrode 31 that is in ohmic contact with a two-dimensional carrier 15' accumulated at the interface with the n + AlGaAs layer.
トランジスタ動作の本質的な点は、二次元状担
体15を垂直下方の二次元状担体層15′に電流
として取り出し、ゲート電極30に外部電位を印
加することで、二次元状担体濃度を変化させるこ
とで、垂直方向の電流を制御しトランジスタ動作
させる点である。 The essential point of transistor operation is to take out the two-dimensional carrier 15 as a current to the vertically downward two-dimensional carrier layer 15' and apply an external potential to the gate electrode 30 to change the two-dimensional carrier concentration. This allows the transistor to operate by controlling the vertical current.
外部電位を加えてない場合のゲート電極直下の
エネルギーバンド図を第4図に示している。EF
はフエルミエネルギーの位置を示し、φBoはゲー
ト電極金属30とAlxGa1-xAs層12とのシヨツ
トキーポテンシヤルを表わし、フエルミレベルの
ピンニングという現象のために、φBoの値は、ゲ
ート電圧の値にかかわらずほとんど変化しないと
考えられている。ゲート電極下の空乏層中のイオ
ン化したドナーイオンを16で示す。 FIG. 4 shows an energy band diagram directly under the gate electrode when no external potential is applied. E F
indicates the position of Fermi energy, and φ Bo represents the short key potential between the gate electrode metal 30 and the Al x Ga 1-x As layer 12. Due to the phenomenon of Fermi level pinning, the value of φ Bo is as follows. It is thought that there is almost no change regardless of the value of the gate voltage. Ionized donor ions in the depletion layer under the gate electrode are indicated by 16.
以下外部電位を加えた場合のトランジスタ動作
を第5図a,b,c第6図を示すエネルギーバン
ド図を用いて、トランジスタ動作を更に詳しく説
明する。ソース電極を接地し、ソースとドレイン
を同電位にし、ソース電極に対して、正のゲート
電圧VGを加えた時のエネルギーバンド図を第5
図aに示す。第5図aでは、ある正のゲート電圧
VGの値に応じた濃度の二次元状担体15が生じ
ている。ソースとドレインが同電位であるのでこ
の場合、ソース・ドレイン電流は流れない。VG
=0で、実質的に二次元状担体15が存在する場
合をデプレシヨン型(D型)、ある正のゲート電
位を加えて後、初めて二次元状担体15を誘起せ
しむる場合をエンハンスメント型(E型)と呼ぶ
のは、通常のFETと同様である。又、E型、D
型の闘値電位は(I),(),()の各々の半導
体層の不純物濃度、膜厚により決定される。以後
()の層を通過層と呼ぶ。 The transistor operation when an external potential is applied will be explained in more detail below using energy band diagrams shown in FIGS. 5A, 5B, and 6C. Figure 5 shows the energy band diagram when the source electrode is grounded, the source and drain are at the same potential, and a positive gate voltage V G is applied to the source electrode.
Shown in Figure a. In Figure 5a, a certain positive gate voltage
A two-dimensional carrier 15 is formed with a concentration corresponding to the value of V G . Since the source and drain are at the same potential, no source-drain current flows in this case. V G
= 0 and the two-dimensional carrier 15 is substantially present, the depletion type (D type), and the case where the two-dimensional carrier 15 is induced for the first time after applying a certain positive gate potential is the enhancement type (D type). It is called an E-type because it is the same as a normal FET. Also, E type, D
The threshold potential of the type is determined by the impurity concentration and film thickness of each semiconductor layer of (I), (), and (). Hereinafter, the layer in parentheses will be referred to as the pass layer.
次に第5図aの状態に加えて、ソース電位に対
し、正のドレイン電圧VDを加えた場合〔第5図
b〕と負のドレイン電圧VDを加えた場合〔第5
図c〕のエネルギーバンド図を示す。二次元状担
体15と()の半導体中の自由電子キヤリアと
は、拡散、ドリフト、トンネルの効果で、ソー
ス・ドレイン間に電流として取り出せる。以上三
つの効果のうち、どれが支配的になるかは、主
に、()の半導体層のアクセプタ濃度と膜厚に
より決まる。 Next, in addition to the state shown in Fig. 5a, a case where a positive drain voltage V D is applied to the source potential [Fig. 5b] and a case where a negative drain voltage V D is applied [Fig.
Figure c] shows the energy band diagram. Free electron carriers in the two-dimensional carrier 15 and the semiconductor () can be taken out as a current between the source and drain due to the effects of diffusion, drift, and tunneling. Which of the above three effects is dominant is mainly determined by the acceptor concentration and film thickness of the semiconductor layer ().
次に、負のゲート電位VGを加えて、二次元状
担体を消滅させた場合のエネルギーバンド図を第
6図に示す。この場合には、ドレイン電圧VDを
加えても、実質的に電流は流れない(但し、大き
いVDを加えた時のブレイクダウン電流は別であ
る)。 Next, FIG. 6 shows an energy band diagram when a negative gate potential V G is applied to eliminate the two-dimensional carrier. In this case, even if a drain voltage V D is applied, no current substantially flows (except for the breakdown current when a large V D is applied).
このトランジスタが、多くの電流がとれること
を、選択ドープヘテロ接合型FETの場合と比べ
て概略的に説明する。ゲート長をLg、二次元状
担体の厚みをaとすれば、Lg/a倍だけ多く電
流をとれる。aを100Åと見積れば、Lgは1μm程
度であるので約100位の電流を取ることができる。 The fact that this transistor can handle a large amount of current will be briefly explained in comparison with a selectively doped heterojunction FET. If the gate length is Lg and the thickness of the two-dimensional carrier is a, the current can be increased by a factor of Lg/a. If a is estimated to be 100 Å, Lg is about 1 μm, so a current of about 100 Å can be obtained.
一方、バイポーラトランジスタと比べた場合の
大きな長所は、p型半導体層17の薄厚は、二次
元状担体の厚みaより大きければ、トランジスタ
動作をする点で、ベース層の層厚にかかる制限が
大幅に緩和される。 On the other hand, a major advantage compared to a bipolar transistor is that if the p-type semiconductor layer 17 is thinner and larger than the thickness a of the two-dimensional carrier, it will operate as a transistor, so there is no significant restriction on the thickness of the base layer. will be relaxed.
このトランジスタの記号を第7図aに示す。3
0はゲート電極端子、29はソース電極端子、3
1はドレイン電極端子である。第5図、第6図で
説明したトランジスタ動作は、第7図bのソース
電極接地の場合である。第7図cの様にドレイン
電極を接続して作ることも当然可能である。 The symbol of this transistor is shown in FIG. 7a. 3
0 is the gate electrode terminal, 29 is the source electrode terminal, 3
1 is a drain electrode terminal. The transistor operation explained in FIGS. 5 and 6 is for the case where the source electrode is grounded as shown in FIG. 7b. Of course, it is also possible to connect the drain electrodes as shown in FIG. 7c.
以上の本発明トランジスタ動作の説明では、ヘ
テロ接合界面に蓄積する二次元状担体は電子であ
つた。本発明のトランジスタは、ヘテロ接合の材
料を選ぶことで、二次元状の正孔を利用して、本
発明のトランジスタを作成することも可能であ
る。 In the above description of the operation of the transistor of the present invention, the two-dimensional carriers accumulated at the heterojunction interface were electrons. The transistor of the present invention can also be fabricated using two-dimensional holes by selecting a material for the heterojunction.
第8図に、p型GaAs1-xPx層72とn型GaAs
層77及びp型AlyGa1-yAs層78からなる三層
構造で、GaAs1-xPxにゲート電極30をシヨツト
キー接合を配している場合のエネルギーバンド図
を示している。ソース・ドレイン電極が、n型半
導体ではなく、p型半導体に対してとられている
点は異なるが、二次元状正孔を用いて、本発明の
トランジスタを作ることができる。 Figure 8 shows a p-type GaAs 1-x P x layer 72 and an n-type GaAs layer 72.
The energy band diagram shows a three-layer structure consisting of a layer 77 and a p-type AlyGa 1-y As layer 78, in which the gate electrode 30 is arranged in a Schottky junction on GaAs 1-x P x . The difference is that the source/drain electrodes are made of a p-type semiconductor rather than an n-type semiconductor, but the transistor of the present invention can be made using two-dimensional holes.
以下、本発明の実施例を通して、更に詳しく本
発明を説明する。
Hereinafter, the present invention will be explained in more detail through examples of the present invention.
実施例 1
第9図a〜dに二次元電子ガスを用いた場合の
主要工程を示す。Example 1 Figures 9a to 9d show the main steps when a two-dimensional electron gas is used.
半絶縁性GaAs基板10に半絶縁性AlyGa1-yAs
(x〜0.3)層90を2000Å成長された後厚さ5000
ÅのSiOz膜40をCVD法を用いて蒸着させ、ド
レイン領域形成のために選択的な光学エツチング
をする。このSiOz膜をマスクとしてSiイオンビー
ム45を、100kVの加速電圧で、2×1013cm2のド
ーズ量でイオン注入し、不純物領域18を形成し
た。この場合、加速電圧としては20kVから
150kVの範囲で、又、ドーズ量は0.5×1013cm2から
5×1013cm2の範囲でイオン注入を行なつている。
SiOz膜を全体に5000ÅCVD法で蒸着させ、820℃
30分間のアニールを行ない注入Si原子を活性化し
た〔第9図a〕。 Semi-insulating Al y Ga 1-y As on semi-insulating GaAs substrate 10
(x ~ 0.3) layer 90 is grown to 2000 Å and then 5000 thick
A SiO z film 40 of 1.5 Å is deposited by CVD and selectively optically etched to form a drain region. Using this SiO z film as a mask, a Si ion beam 45 was implanted at an acceleration voltage of 100 kV and a dose of 2×10 13 cm 2 to form an impurity region 18 . In this case, the accelerating voltage starts from 20kV.
Ion implantation is performed at a voltage of 150 kV and a dose of 0.5×10 13 cm 2 to 5×10 13 cm 2 .
A 5000Å SiO z film was deposited on the entire surface using the CVD method and heated at 820°C.
The implanted Si atoms were activated by annealing for 30 minutes [Figure 9a].
次に、SiOz膜を化学エツチングで取り除いた
後、分子線エピタキシー(MBE)法を用いて、
10-11torrの真空中で、基板温度680℃で、GaAs
層17を400Å成長させた。その時、Zn原子をア
クセプタとしてドーピングし3×1017cm-3のアク
セプタ濃度を得た。 Next, after removing the SiO z film by chemical etching, using the molecular beam epitaxy (MBE) method,
GaAs at a substrate temperature of 680°C in a vacuum of 10 -11 torr.
Layer 17 was grown to 400 Å. At that time, Zn atoms were doped as acceptors to obtain an acceptor concentration of 3×10 17 cm −3 .
次に、AlXGa1-XAs(X〜0.3)層12を500Å成
長させた。この時、Si原子をドナーとしてドーピ
ングし、1×1018cm-3のドナー濃度を得た。 Next, an Al x Ga 1-x As (X~0.3) layer 12 was grown to a thickness of 500 Å. At this time, Si atoms were doped as donors to obtain a donor concentration of 1×10 18 cm −3 .
次に、ドレイン領域18にドレイン電極を設置
するための、AlXGa1-XAs層12とp型GaAs層
17の選択的なエツチングを行ない、ドレイン領
域18層の一部分を露出させた(第9図b)。 Next, in order to install a drain electrode in the drain region 18, the Al x Ga 1-x As layer 12 and the p-type GaAs layer 17 were selectively etched to expose a part of the drain region 18 layer. Figure 9 b).
次に300ÅのSiOZ33をCVD法により蒸着さ
せ、SiOZを選択的に化学エツチングすることに
よりソース・ドレイン電極様の窓明けを行なつ
た。その後、ソース・ドレイン金属〔AuGe
(1000Å)−Ni(2000Å)−Au(1100Å)〕を蒸着さ
せた(第9図c)。その後450℃3分間のアロイを
行なつた。29がソース電極、31がドレイン電
極である。 Next, 300 Å of SiO Z 33 was deposited by the CVD method, and the SiO Z was selectively chemically etched to open windows similar to source/drain electrodes. After that, source/drain metal [AuGe
(1000 Å)-Ni (2000 Å)-Au (1100 Å)] was deposited (FIG. 9c). Thereafter, alloying was carried out at 450°C for 3 minutes. 29 is a source electrode, and 31 is a drain electrode.
ここで、ソース電極とドレイン領域18とが
AuGeの拡散によつてシヨートしないことが重要
である。今の場合、第9図dに示す、ソース領域
とドレイン領域の最近接間距離LSDは約1μmであ
つた。次にドレイン領域18の真上の領域の
SiO2を取り去り、Ti(1000Å)−Pt(2000Å)−Au
(1000Å)を蒸着し、ゲート電極30とした。今
の場合、ソース電極29とゲート電極30との間
隙部分33のヘテロ接合界面には、二次元状電子
ガスが存在しており、この二次元電子ガスとソー
ス電極29はオーミツク接触をしている。 Here, the source electrode and the drain region 18 are
It is important not to shoot due to AuGe diffusion. In this case, the closest distance L SD between the source region and the drain region, shown in FIG. 9d, was about 1 μm. Next, the region directly above the drain region 18
After removing SiO2 , Ti(1000Å)−Pt(2000Å)−Au
(1000 Å) was deposited to form the gate electrode 30. In this case, two-dimensional electron gas exists at the heterojunction interface of the gap 33 between the source electrode 29 and the gate electrode 30, and this two-dimensional electron gas and the source electrode 29 are in ohmic contact. .
本実施例の場合、半絶縁性GaAs基板を使つた
ことにより、ソース・ドレイン間の距離LSDに加
わる制限は弱くなり、又p型領域17も濃度も
1015cm-3程度まで低くすることができる。 In the case of this embodiment, by using a semi-insulating GaAs substrate, restrictions on the source-drain distance LSD are weakened, and the concentration of the p-type region 17 is also reduced.
It can be as low as 10 15 cm -3 .
本実施例では、p型領域17が400Åと薄いた
めに、1000Åのベース層厚をもつ、同程度のデイ
メンジヨンをもつバイポーラトランジスタの4倍
程度の高速性を得た。 In this embodiment, since the p-type region 17 is as thin as 400 Å, a high speed of about four times that of a bipolar transistor with a base layer thickness of 1000 Å and a similar dimension was obtained.
実施例 2
半絶縁性AlyGa1-yAs層90の代りに、Znを5
×1017cm-3の濃度としてもつp型AlyGa1-yAs層5
0上に本発明のトランジスタを実施した場合を第
10図に示す。Example 2 Zn was added in place of the semi-insulating Al y Ga 1-y As layer 90.
p-type Al y Ga 1-y As layer 5 with a concentration of ×10 17 cm -3
FIG. 10 shows a case where the transistor of the present invention is implemented on a semiconductor device.
半導体基板50上にn+型領域18を形成する
には、実施例1と同様にイオン注入法を用いても
良いが、ドレイン領域18上にケピラキシヤル成
長する結晶性を良くするために、Si原子の熱拡散
を用いてもよい。 To form the n + -type region 18 on the semiconductor substrate 50, ion implantation may be used as in Example 1, but in order to improve the crystallinity of the capiraxial growth on the drain region 18, it is preferable to use Si atoms. Thermal diffusion may also be used.
これは主に、イオン注入法で18層を形成すると
アニール後の結晶性が悪くなる場合もあるからで
ある。 This is mainly because if 18 layers are formed by ion implantation, the crystallinity after annealing may deteriorate.
p型ドーパントとしてはZnの他にBeなども可
能である。 In addition to Zn, Be and the like can also be used as the p-type dopant.
尚埋込み層18のn型ドーパントとしてはでき
るだけ拡散係数の小さいn型ドーパントが望まし
い。p型の基板50を用いる場合にはトランジス
タ動作のマージンを大きくとるために、ソース領
域とドレイン領域18から延びる空乏層が重なら
なくすることが重要である。 As the n-type dopant for the buried layer 18, it is desirable to use an n-type dopant with a diffusion coefficient as small as possible. When using the p-type substrate 50, it is important to prevent the depletion layers extending from the source region and the drain region 18 from overlapping in order to ensure a large margin for transistor operation.
実施例 3
E型トランジスタとD型トランジスタを同一基
板に作り分ける場合の主要工程の例を第11図に
示す。実施例1と同様の厚みと不純物濃度でドレ
イン領域18,18′、及びp型GaAs層17、
n型AlxGa1-XAs層12を形成しておき、E型ト
ランジスタのゲート電極が設置される部分に、約
2μmのフオトレジスト49に選択的に窓明けを行
ない、Beイオン46を加速電圧30kVドーズ量1
×1012cm-2の条件でイオン注入した(第11図
a)。フオトレジストを除去後、3000ÅのSiO2膜
をプラズマCVD法により蒸着させ、800℃30分の
アニールを行ないBe原子を活性化した。この後、
実施例1と同様の工程を経て、ドレイン電極3
1,31′、ソース電極29、ゲート電極30,
30′を形成した〔第11図b〕。E型トランジス
タが30′、D型トランジスタが30を各々ゲート
電極に持つ部分である。闘値電位の調整は、ドレ
イン領域18,18′の不純物濃度の調整によつ
ても達成できる。即ち、イオン注入の例では打ち
込みエネルギーとドーズ量を変えることで闘値も
変動する。Embodiment 3 FIG. 11 shows an example of the main steps when an E-type transistor and a D-type transistor are separately manufactured on the same substrate. Drain regions 18, 18' and p-type GaAs layer 17 with the same thickness and impurity concentration as in Example 1,
An n-type Al x Ga 1-X As layer 12 is formed in advance, and approximately
A window is selectively opened in the 2 μm photoresist 49, and Be ions 46 are accelerated at a voltage of 30 kV and at a dose of 1.
Ion implantation was performed under the conditions of ×10 12 cm -2 (Figure 11a). After removing the photoresist, a 3000 Å SiO 2 film was deposited by plasma CVD and annealed at 800°C for 30 minutes to activate the Be atoms. After this,
Through the same process as in Example 1, the drain electrode 3
1, 31', source electrode 29, gate electrode 30,
30' was formed (Fig. 11b). The E-type transistor has a gate electrode of 30', and the D-type transistor has a gate electrode of 30. Adjustment of the threshold potential can also be achieved by adjusting the impurity concentration of the drain regions 18, 18'. That is, in the example of ion implantation, the threshold value also changes by changing the implantation energy and dose.
実施例 4
E型トランジスタとD型トランジスタを同一基
板に作り分ける場合の実施例を第12図a,bに
示す
実施例1と同様に、半絶縁性GaAs基板10上
に半絶縁性AlyGa1-yAs層90(y〜0.3)を形成
しドレイン領域18,18′を形成する。次にGe
を5×1017cm-3のアクセプタ濃度としてもつ500
ÅのGaAs層17′をMBE法で形成した。次にSi
を7×1017cm-3濃度で含むAlXGa1-XAs(X〜0.3)
層12′を400Åだけ成長させ、Siを1018cm-3を含
むGaAs層34を200Å成長させさた(第12図
a)。Example 4 An example in which an E-type transistor and a D-type transistor are separately manufactured on the same substrate is shown in FIGS . A 1-y As layer 90 (y~0.3) is formed to form drain regions 18, 18'. Then Ge
500 with acceptor concentration of 5×10 17 cm -3
A GaAs layer 17' having a thickness of 1.5 Å was formed by the MBE method. Next, Si
Al x Ga 1-x As containing 7 x 10 17 cm -3 concentration (X ~ 0.3)
Layer 12' was grown to a thickness of 400 Å, and a GaAs layer 34 containing 10 18 cm -3 of Si was grown to a thickness of 200 Å (FIG. 12a).
次に、CCl2F2とHeの混合ガスを用いて、E型
トランジスタのゲート電極部のGaAs層34を選
択的エツチングで取り去りその後ゲート電極3
0,30′を形成した。ソース29、ドレイン3
1,31′の電極を形成する工程は実施例1と同
様である(第12図b)。 Next, using a mixed gas of CCl 2 F 2 and He, the GaAs layer 34 of the gate electrode portion of the E-type transistor is removed by selective etching, and then the gate electrode 34 is removed.
0.30' was formed. source 29, drain 3
The process of forming electrodes 1 and 31' is the same as in Example 1 (FIG. 12b).
実施例 5
第13図a,b,cに自己整合型の本発明の実
施例をE型とD型と同一基板上に作成する工程例
を示す。Embodiment 5 FIGS. 13a, b, and c show an example of a process for producing a self-aligned type embodiment of the present invention on the same substrate as E-type and D-type.
実施例1と同様に、半絶縁性GaAs基板10上
に半絶縁性AlyGa1-yAs(y〜0.3)90を形成し
Siのイオン注入法を用いて、n+型半導体層18,
18′を形成する。アニール後、Znを5×1016cm-
3のアクセプタ不純物濃度としてもつp型GaAs層
17″を1000Åだけ、有機金属熱分解法〔OM−
VPE法〕を用いて成長させた。即ち、(CH3)3Ga
とAsH3のV/比を15にして、基板温度700℃
で結晶成長させた。p型ドーパントとしてはジメ
チル亜鉛(CH3)2Znを用いた。 As in Example 1, a semi-insulating Al y Ga 1-y As (y ~ 0.3) 90 was formed on a semi-insulating GaAs substrate 10.
Using Si ion implantation method, the n + type semiconductor layer 18,
18'. After annealing, Zn 5×10 16 cm -
A p -type GaAs layer 17'' with an acceptor impurity concentration of
It was grown using the VPE method. That is, (CH 3 ) 3 Ga
and AsH 3 V/ratio 15, substrate temperature 700℃
The crystals were grown. Dimethylzinc (CH 3 ) 2 Zn was used as the p-type dopant.
次にSiを5×1017cm-3ドープした。 Next, 5×10 17 cm −3 of Si was doped.
AlXGa1-XAs(x〜0.3)層12″を600Åだけ、
AsH3、(CH3)3Ga,(CH3)3Alを用い、OM−
VPE法で結晶成長させた。ドナーSiをドープす
るためにSiH4ガスを用いた。次にD型トランジ
スタを作るために、約1.5μmのフオトレジスト4
9を用い、選択的な窓明けを行なつた。 Al x Ga 1-X As (x~0.3) layer 12″ by 600 Å,
Using AsH 3 , (CH 3 ) 3 Ga, (CH 3 ) 3 Al, OM−
Crystals were grown using the VPE method. SiH4 gas was used to dope the donor Si. Next, to make a D-type transistor, photoresist 4 with a thickness of about 1.5 μm is applied.
9 was used to perform selective window opening.
図では、D型ゲート電極が形成される部分に、
フオトレジストの窓が開いている。このフオトレ
ジストをマスクとしてSiイオン47′をイオン注
入する。打ち込み条件は、30kVの加速電圧で、
ドーズ量1×1012cm-2であつた(第13図a)。 In the figure, in the part where the D-type gate electrode is formed,
The photoresist window is open. Using this photoresist as a mask, Si ions 47' are implanted. The driving conditions were an accelerating voltage of 30kV,
The dose was 1×10 12 cm -2 (Figure 13a).
イオン種としては、Siより重いTe,Se等を用
いることもある。 As the ion species, Te, Se, etc., which are heavier than Si, may be used.
CVDSiO2膜を3000Å被着して、750℃20分間の
アニールを行なつた後、ドレイン電極を形成する
ために、選択的にn型のAlXGa1-XAs層12″、p
型GaAs層17″を化学エツチングした(第13
図b)。次にWシリサイドを3000Åだけ10-6torr
の真空蒸着装置を用いて全面に被着し、ゲート領
域30,30′を形成した。次にこのゲート電極
をマスクとして29Siイオン47をイオン注入し
た。 After depositing a CVDSiO 2 film of 3000 Å and annealing at 750°C for 20 minutes, selectively deposit an n-type Al x Ga 1-x As layer 12″, p
The type GaAs layer 17'' was chemically etched (13th
Figure b). Next, apply W silicide to 3000Å at 10 -6 torr.
The gate regions 30 and 30' were formed by coating the entire surface using a vacuum evaporation apparatus. Next, using this gate electrode as a mask, 29 Si ions 47 were implanted.
打ち込み条件は加速電圧50kV、ドーズ量1×
1013cm-2であつた。 Implant conditions are acceleration voltage 50kV, dose 1×
It was 10 13 cm -2 .
次に、3000ÅのSiO2をCVD法により全面に被
着して、800℃30分間のアニールを行なつた。次
に電極間の分離のためのSiO2層33を残して、
ソース電極29とドレイン電極31,31′を
AuGe(1200Å)−Ni(150Å)−Au(1500Å)を用
いて形成した〔第13図c〕。 Next, 3000 Å of SiO 2 was deposited on the entire surface by CVD method, and annealing was performed at 800° C. for 30 minutes. Next, leaving a SiO2 layer 33 for separation between the electrodes,
The source electrode 29 and the drain electrodes 31, 31'
It was formed using AuGe (1200 Å)-Ni (150 Å)-Au (1500 Å) [Fig. 13c].
今の例では、ゲート電極30をもつトランジス
タはE型、ゲート電極30′をもつトランジスタ
はD型である。 In the present example, the transistor with gate electrode 30 is of type E, and the transistor with gate electrode 30' is of type D.
本実施例では、D型トランジスタを、イオン注
入法で作るところに特徴がある。 This embodiment is characterized in that the D-type transistor is manufactured by ion implantation.
又、第13図bで示した様に、ソース電極を形
成するためにゲート電極をマスクにしてイオン注
入した理由は、ゲート電極30,30′下のヘロ
界面での二次元状電子ガス層とオーミツク接触を
とるためである。 Moreover, as shown in FIG. 13b, the reason why ions were implanted using the gate electrode as a mask to form the source electrode is because the two-dimensional electron gas layer at the hero interface under the gate electrodes 30 and 30' This is to make contact with the people.
又、E型トランジスタを先に形成する本実施例
の場合には、n型AlXGa1-XAs層12″は、不純物
を故意にはドープしない弱いn型AlXGa1-XAs層
を用いてもよい。 In addition, in the case of this embodiment in which the E-type transistor is formed first, the n-type Al x Ga 1-x As layer 12'' is a weak n-type Al x Ga 1-x As layer that is not intentionally doped with impurities. may also be used.
以上の実施例ではAlXGa1-XAs/GaAsのヘテ
ロ接合を用いた場合を示した。 In the above embodiments, a case was shown in which a heterojunction of Al x Ga 1-x As/GaAs was used.
しかし、二次元状の電子ガスを貯蔵しうる条件
をみたす他のヘテロ接合で本発明が有効なことは
言うまでもない。 However, it goes without saying that the present invention is effective in other heterojunctions that satisfy the conditions for storing two-dimensional electron gas.
これらを例示すれば例えば、Inp−InGaAsP,
AlyAa1-yAs−AlXGa1-XAs,GaAs−AlGaAsP,
InP−InGaAs,InAs−GaAsSb,AlXGa1-XAs−
Ge,GaAs−Ge,CdTe−InSb,GaSb−InAs等
である。 Examples of these include Inp−InGaAsP,
Al y Aa 1-y As−Al X Ga 1-X As, GaAs−AlGaAsP,
InP−InGaAs, InAs−GaAsSb, Al X Ga 1-X As−
These include Ge, GaAs-Ge, CdTe-InSb, GaSb-InAs, etc.
実施例 6
二次元状正孔を担体として用いた場合の実施例
を第14図a,b,cに示す。半絶縁性GaAs基
板10上に半絶縁性AlyGa1-yAs層90を500Å形
成しドレイン領域78を形成するための4000Åの
SiO240を用い、選択的に窓明けを行ない、Zn
の熱拡散を用いて、ドレイン領域78を形成し
た。Znの熱拡散は拡散線As,ZNをアンプル中に
入れ、アンプルを真空封止した。真空度は1×
10-6Torrである。その後、拡散温度650℃、拡散
時間30分の条件で拡散を行なつた。その後、ウエ
ハをアンプルから取り出し、ウエハを洗浄した。
次に、Siを5×1017cm-3の濃度で含むGaAs層7
7をMBE法を用いて800Å結晶成長させた。次に
Znを1×1018cm-3含む、GaPXAs1-X層72を600
ÅMBE法で結晶成長させた。次にドレイン金属
をp型GaAs層78に接続するための化学エツチ
ングを行なつた(第14図a)。次にソース・ド
レイン金属としてAu−Zn(99:1)を1500Åを
用い、500℃10分間のアロイを行ないソース電極
89とドレイン電極91を形成した。次にMo
(1000Å)−Al(2000Å)を用いてゲート電極30
を形成した。Example 6 An example in which two-dimensional holes are used as carriers is shown in FIGS. 14a, b, and c. A semi-insulating Al y Ga 1-y As layer 90 of 500 Å is formed on the semi-insulating GaAs substrate 10 , and a layer of 4000 Å is formed on the semi-insulating GaAs substrate 10 to form the drain region 78 .
Using SiO 2 40 and selectively opening the window, Zn
Drain region 78 was formed using thermal diffusion. For thermal diffusion of Zn, diffusion lines As and ZN were placed in an ampoule and the ampoule was sealed in vacuum. Vacuum degree is 1x
10 -6 Torr. Thereafter, diffusion was performed at a diffusion temperature of 650°C and a diffusion time of 30 minutes. Thereafter, the wafer was removed from the ampoule and washed.
Next, a GaAs layer 7 containing Si at a concentration of 5×10 17 cm -3
7 was grown to 800 Å using the MBE method. next
GaP x As 1-X layer 72 containing 1 x 10 18 cm -3 of Zn
Crystals were grown using the ÅMBE method. Next, chemical etching was performed to connect the drain metal to the p-type GaAs layer 78 (FIG. 14a). Next, using Au--Zn (99:1) with a thickness of 1500 Å as the source/drain metal, alloying was performed at 500° C. for 10 minutes to form a source electrode 89 and a drain electrode 91. Then Mo
Gate electrode 30 using (1000Å)-Al(2000Å)
was formed.
SiO233は電極間の分離のためのスペーサ層
である。ヘテロ接合界面に生じる二次元状正孔7
5,75′を形成するヘテロ接合としては、GaPX
As1-Xの代りにGeを用いてもよい。即ち、本発明
の主要な点は、ヘテロ接合界面に二次元状の正孔
を貯蓄しうることが重要な点であり、
GaPxAs1-x/GaAs,Ge/GaAs系以外のヘテロ
接合でも、二次元状正孔を蓄積できれば、本発明
のトランジスタを構成できる。 SiO 2 33 is a spacer layer for separation between electrodes. Two-dimensional holes generated at the heterojunction interface 7
As a heterojunction forming 5,75', GaP
Ge may be used instead of As 1-X . That is, the main point of the present invention is that two-dimensional holes can be stored at the heterojunction interface,
The transistor of the present invention can be constructed even in heterojunctions other than GaPxAs 1-x /GaAs and Ge/GaAs systems as long as two-dimensional holes can be accumulated.
以上実施例1〜6では、素子間分離はメサエツ
チングで行なつた。エツチング深さは1500Å〜
2000Å程度でありプレーナー化には支障ない。も
ちろん酸素原子などのインプラを用いて素子間分
離を行なうこともできる。 In Examples 1 to 6 above, isolation between elements was performed by mesa etching. Etching depth is 1500Å~
The thickness is about 2000 Å, so there is no problem with planarization. Of course, isolation between elements can also be achieved using implants such as oxygen atoms.
以上本発明をまとめると次の様になる。 The present invention can be summarized as follows.
本発明の重要な点は、ヘテロ接合界面に蓄積す
る二次元状電子、あるいは正孔をヘテロ接合界面
に垂直方向に流すことで、電流を多くとることの
できるトランジスタを提供する点にある。 An important point of the present invention is to provide a transistor that can draw a large amount of current by causing two-dimensional electrons or holes accumulated at the heterojunction interface to flow in a direction perpendicular to the heterojunction interface.
本発明の効果をまとめると次の様に言うことが
できる。
The effects of the present invention can be summarized as follows.
(1) ヘテロ接合界面に発する二次元状担体を界面
に対して垂直方向に電流として取り出すため、
従来の選択ドープヘテロ接合FETに比べて、
同じ程度のデイメンジヨンの場合で比べると、
二次元状担体の厚みをa、ゲート長Lgとした
ときに、約Lg/a倍の電流を取り出すことが
できる。Lg=1μmの場合には約20倍の電流を
得ることができた。(1) In order to extract the two-dimensional carrier generated at the heterojunction interface as a current in the direction perpendicular to the interface,
Compared to conventional selectively doped heterojunction FETs,
Comparing cases of the same degree of demagnetization,
When the thickness of the two-dimensional carrier is a and the gate length Lg, a current approximately Lg/a times larger can be extracted. When Lg = 1 μm, approximately 20 times the current could be obtained.
(2) 二次元状担体が垂直方向に通過するときの通
過層を、二次元状担体の厚み程度まで、原理的
には薄くできるので、同一面積のバイポーラト
ランジスタに比べて4〜100倍の高性能を取り
出すことができる。(2) In principle, the layer through which the two-dimensional carrier passes in the vertical direction can be made as thin as the thickness of the two-dimensional carrier. Performance can be extracted.
(3) バイポーラトランジスタの場合と異なりアイ
ソレーシヨン領域を確保する必要がないので、
選択ドープヘテロ接合型FETと同様の高集積
が可能である。(3) Unlike bipolar transistors, there is no need to secure an isolation area;
High integration similar to selectively doped heterojunction FETs is possible.
(4) 半絶縁性の第3の半導体基板に、n型あるい
は、p型の第3の半導体層を選択的に形成する
と、ソース領域とドレイン領域の両方から伸び
る空乏層が重ならないことが、トランジスタ設
計上のマージンを決めるという制約を小さくす
る効果がある。(4) When an n-type or p-type third semiconductor layer is selectively formed on a semi-insulating third semiconductor substrate, the depletion layers extending from both the source region and the drain region do not overlap. This has the effect of reducing constraints on determining margins in transistor design.
第1図、第2図は各々従来型FETのエネルギ
ーバンド図と断面構造図、第3図、第4図は各々
本発明のトランジスタの断面図とゲート電極下の
エネルギーバンド図、第5、第6図は、外部電位
印加時のエネルギーバンド図、第7図は本発明ト
ランジスタの記号を説明する図、第8図は二次元
状正孔を用いた場合の本発明トランジスタに係る
エネルギーバンド図、第9,10,11,12,
13図は二次元状電子ガスを用いた場合の本発明
トランジスタの作成工程を示す装置の断面図、第
14図は二次元状正孔を用いた場合の装置の断面
図である。
15,15′……二次元状電子ガス、17,1
7′,17″……p型GaAs層、12,12′,1
2″……n型AlXGa1-XAs層、18,18′……n+
型AlGaAs層ドレイン領域、29……ソース電
極、31,31′……ドレイン電極、30,3
0′……ゲート電極、16……イオン化ドナーイ
オン、72……p型GaPxAs1-X、77……n型
GaAs、78……P+型GaAs層、75……二次元
状正孔ガス、10……半絶縁性GaAs基板、46
……アクセプタイオン、45,47,47′……
ドナーイオン、90……半絶縁性AlyGa1-yAs、
10……半絶縁性GaAs基板。
1 and 2 are an energy band diagram and a sectional structure diagram of a conventional FET, respectively, FIGS. 3 and 4 are a sectional diagram and an energy band diagram under a gate electrode of a transistor of the present invention, and 6 is an energy band diagram when an external potential is applied, FIG. 7 is a diagram explaining the symbols of the transistor of the present invention, and FIG. 8 is an energy band diagram of the transistor of the present invention when two-dimensional holes are used. 9th, 10th, 11th, 12th,
FIG. 13 is a cross-sectional view of an apparatus showing the manufacturing process of the transistor of the present invention when a two-dimensional electron gas is used, and FIG. 14 is a cross-sectional view of the apparatus when a two-dimensional hole is used. 15,15'...Two-dimensional electron gas, 17,1
7', 17''...p-type GaAs layer, 12, 12', 1
2″...n-type Al x Ga 1-x As layer, 18,18′...n +
type AlGaAs layer drain region, 29... source electrode, 31, 31'... drain electrode, 30, 3
0'...gate electrode, 16...ionized donor ion, 72...p type GaPxAs 1-X , 77...n type
GaAs, 78... P + type GaAs layer, 75... Two-dimensional hole gas, 10... Semi-insulating GaAs substrate, 46
...Acceptor ion, 45, 47, 47'...
Donor ion, 90...semi-insulating Al y Ga 1-y As,
10... Semi-insulating GaAs substrate.
Claims (1)
接合を形成して配され、前記第2の半導体層と第
3の半導体層がヘテロ接合を形成して配された三
層構造を有する半導体装置において、下記第2の
二次元状担体とは絶縁されて前記第1の半導体層
と第2の半導体層のヘテロ接合界面近傍に生じる
第1の二次元状担体と電気的に接続された電極
と、前記第1の二次元状担体とは絶縁されて前記
第2の半導体層と第3の半導体層のヘテロ接合界
面近傍に生じる前記第1の二次元状担体と同種類
の第2の二次元状担体と電気的に接続された電極
と、前記第1の二次元状担体を制御するために前
記第1の半導体層に接続された電極とを備えたこ
とを特徴とする半導体装置。 2、特許請求の範囲第1項記載の半導体装置にお
いて、第1および第3の半導体層の電子親和力が
第2の半導体層の電子親和力よりも小さくなつて
いることを特徴とする半導体装置。 3 特許請求の範囲第2項記載の半導体装置にお
いて、第1の半導体層がn型もしくは、故意には
不純物をドープしない(1015cm-3の濃度以下)半
導体層で、第2の半導体層がp型かもしくは、故
意には不純物をドープしない(1015cm-3の濃度以
下)半導体層で、第3の半導体層がn型であるこ
とを特徴とする半導体装置。 4 特許請求の範囲第1項記載の半導体装置にお
いて、第1および第3の半導体層において電子親
和力とバンドギヤツプの和が、第2の半導体の電
子親和力とバンドギヤツプの和より大きくなつて
いることを特徴とする半導体装置。 5 特許請求の範囲第4項記載の半導体装置にお
いて、第1の半導体層がp型かあるいは故意には
不純物をドープされず、第2の半導体がn型かあ
るいは故意にはドープせず、第3の半導体層がp
型であることを特徴とする半導体層。 6 特許請求の範囲第1項〜第4項のいずれかに
記載の半導体装置において、第1と第2の半導体
層のヘテロ界面に生じる二次元状担体を接続する
電極と、第3の半導体層に接続する電極との間
で、二次元状担体をヘテロ接合界面に対し垂直方
向に電流として取り出し、二次元状担体を第1の
半導体層に接続する電極を通して二次元状担体を
制御することを特徴とする半導体装置。 7 特許請求の範囲第1項〜第6項のいずれかに
記載の半導体装置において、第3の半導体層を半
絶縁性基板に選択的に形成することを特徴とする
半導体装置。 8 特許請求の範囲第1項〜第6項のいずれかに
記載の半導体装置において、第3の半導体層を第
2の半導体層と同じ伝導型の半導体基板中に選択
的に形成することを特徴とする半導体装置。[Claims] 1. A first semiconductor layer and a second semiconductor layer are arranged to form a heterojunction, and the second semiconductor layer and a third semiconductor layer are arranged to form a heterojunction. In a semiconductor device having a three-layer structure, a first two-dimensional carrier formed near the heterojunction interface between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer and insulated from the second two-dimensional carrier described below; The electrically connected electrode and the first two-dimensional carrier are insulated and the first two-dimensional carrier is generated near the heterojunction interface between the second semiconductor layer and the third semiconductor layer. an electrode electrically connected to a second two-dimensional carrier of the same type; and an electrode connected to the first semiconductor layer for controlling the first two-dimensional carrier. Characteristic semiconductor devices. 2. A semiconductor device according to claim 1, wherein the electron affinity of the first and third semiconductor layers is smaller than the electron affinity of the second semiconductor layer. 3. In the semiconductor device according to claim 2, the first semiconductor layer is an n-type semiconductor layer or a semiconductor layer not intentionally doped with impurities (concentration of 10 15 cm -3 or less), and the second semiconductor layer is a p-type semiconductor layer or is not intentionally doped with impurities (concentration of 10 15 cm -3 or less), and the third semiconductor layer is an n-type semiconductor layer. 4. The semiconductor device according to claim 1, characterized in that the sum of electron affinity and band gap in the first and third semiconductor layers is greater than the sum of electron affinity and band gap of the second semiconductor. semiconductor device. 5. In the semiconductor device according to claim 4, the first semiconductor layer is p-type or not intentionally doped with impurities, and the second semiconductor layer is n-type or not intentionally doped with impurities. The semiconductor layer of 3 is p
A semiconductor layer characterized by being a type. 6. The semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, comprising: an electrode connecting a two-dimensional carrier formed at a hetero interface between the first and second semiconductor layers; and a third semiconductor layer. A current is drawn from the two-dimensional carrier in a direction perpendicular to the heterojunction interface between the two-dimensional carrier and an electrode connected to the first semiconductor layer, and the two-dimensional carrier is controlled through the electrode that connects the two-dimensional carrier to the first semiconductor layer. Characteristic semiconductor devices. 7. A semiconductor device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the third semiconductor layer is selectively formed on a semi-insulating substrate. 8. The semiconductor device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the third semiconductor layer is selectively formed in a semiconductor substrate of the same conductivity type as the second semiconductor layer. semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59131045A JPS6112081A (en) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | semiconductor equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59131045A JPS6112081A (en) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | semiconductor equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6112081A JPS6112081A (en) | 1986-01-20 |
JPH0586873B2 true JPH0586873B2 (en) | 1993-12-14 |
Family
ID=15048724
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59131045A Granted JPS6112081A (en) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | semiconductor equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6112081A (en) |
-
1984
- 1984-06-27 JP JP59131045A patent/JPS6112081A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6112081A (en) | 1986-01-20 |
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