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半導体装置

国内特許コード P000000823
整理番号 KUTLO-U018
掲載日 2001年11月26日
出願番号 特願平09-250953
公開番号 特開平11-097453
登録番号 特許第3057225号
出願日 平成9年9月16日(1997.9.16)
公開日 平成11年4月9日(1999.4.9)
登録日 平成12年4月21日(2000.4.21)
発明者
  • 飯山 宏一
  • 高宮 三郎
出願人
  • 国立大学法人金沢大学
発明の名称 半導体装置
発明の概要 トランジスタの応答周波数・耐圧積を向上させ、実用的耐圧を維持しながら応答周波数の上限を伸ばすことのできる半導体装置に関する発明である。
この発明の半導体装置は、半導体層を含む基体にソース領域、ゲート領域、およびドレイン領域が形成され、ゲート領域のチャネル層をゲート領域に形成されたゲート電極により制御する電界効果型の半導体装置において、チャネル層の禁制帯幅をドレイン領域の禁制帯幅より狭くしたことを特徴としている。
この発明によれば、チャネルのドレイン側領域に禁制帯幅が広い材料を使うことで、ゲート・ドレイン間の空乏層幅を大きくしなくとも耐圧を確保できることから、この空乏層の電子走行時間を短くすることができる。
また、ソース側については耐圧の制約を考慮せずに禁制帯幅が狭く電子移動度が高い材料を使えることからゲートの充放電時間を従来以上に短縮することができる。
超高速トランジスタの性能向上を通じて、将来の超高速通信/情報システムの性能向上(特に上限動作速度の向上)や品質の向上をもたらすことが期待できる。
従来技術、競合技術の概要 応答周波数と耐圧の積を最大にする観点あるいは超高周波に対しても必要な耐圧を確保する観点から見ると、GaAs-MESFET(GaAsを使用したショットキー障壁ゲート型電界効果トランジスタ)などの従来のトランジスタは問題点を有する。すなわち、従来の電解効果トランジスタは、チャネル層がソース側からドレイン側に渉って一様な材料で作られている。禁制帯幅が狭い材料ほど電子移動度が高くなることから、高速化のためにはどうしても電子移動度の高い材料を選択することになり、必然的に禁制帯幅が狭い材料が選択されることに繋がる。しかし、禁制帯幅が狭い材料を選択すると、素子の降伏電圧が低下するという問題点があった。
産業上の利用分野 化合物半導体材料を用い、高速半導体素子、マイクロ波・ミリ波デバイス等に利用される電界効果半導体装置
電界効果トランジスタ、高電子移動度トランジスタ、静電誘導トランジスタのいずれにも適用できる
超高速トランジスタの性能向上を通じて、将来の超高速通信/情報システムの性能向上や品質の向上をもたらすことが期待できる
特許請求の範囲 【請求項1】半導体層を含む基体にソース領域、ゲート領域、およびドレイン領域が形成され、ゲート領域のチャネル層をゲート領域に形成されたゲート電極により制御する電界効果型の半導体装置において、前記チャネル層の禁制帯幅をドレイン領域の禁制帯幅より狭くしたことを特徴とする半導体装置。

【請求項2】前記チャネル層の禁制帯幅が前記ソース領域近傍では狭く前記ドレイン領域近傍では広くこれらの間で滑らかに繋がる如く徐々に変化していることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。

【請求項3】前記半導体層は半絶縁性半導体基体であり、前記チャネル層はn型半導体材料よりなり該基体上に直接あるいはバッファ層を介して接しており、そして、前記チャネル層に接するゲート電極と、前記ソース領域および前記ドレイン領域に形成されたn型コンタクト層を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体装置。

【請求項4】前記チャネル層に直接あるいはスペーサ層を介して接するn型電子供給層を有する請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の半導体装置。

【請求項5】第1の禁制帯幅を有する第1のn型半導体層と、第1の半導体層上に接する如く設けられた第2のn型半導体層と、第2の半導体層上に接する如く設けられた第2の禁制帯幅を有する第3のn型半導体層を有し、第2の半導体層の側面の少なくとも一部分にショットキー障壁型ゲートが接している電界効果型半導体装置において、第2のn型半導体層の禁制帯幅が第1または第2の禁制帯幅より狭いことを特徴とする半導体装置。

【請求項6】第1の禁制帯幅が第2の禁制帯幅より広く、第2の半導体層の禁制帯幅が前記第1と第2の禁制帯幅と滑らかに繋がるごとく徐々に変化していることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
産業区分
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
(有)金沢大学ティ・エル・オーは、金沢大学の研究者の出願特許を産業界へ技術移転することを主目的として、金沢大学の教官の出資により設立された技術移転機関です。
ご興味のある方は、下記「問合せ先」へ整理番号と共にご連絡願います。
なお、既に活用のお申し込み・お打合わせ等の段階に入っている場合もございますので、予めご承知おきください。


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