(57)【要約】  【課題】  ドレイン電流の周波数分散を抑制すると共に、ソース抵抗を大幅に低減することのできる電界効果トランジスタを提供する。  【解決手段】  チャネル層と、ｎ型不純物をドープしたキャリア供給層と、アンドープの中間層と、ショットキーコンタクト層と、ｎ型不純物をドープした低抵抗層と、ｎ型不純物をドープしたオーミックコンタクト層とを順次積層した電界効果トランジスタにおいて、中間層に用いる材料の電子親和力を、キャリア供給層からショットキーコンタクト層に向かって連続的に増大させることにより、中間層に隣接する層との境界におけるバンド不連続△Ｅｃを低減する。  【選択図】  図２
2005191449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア供給層、ショットキーコンタクト層、オーミックコンタクト層がこの順に積層され、化合物半導体で構成される電界効果トランジスタであって、
前記ショットキーコンタクト層と前記キャリア供給層との間に
ショットキーコンタクト層の電子親和力より小さく、キャリア供給層の電子親和力より大きな電子親和力を有した中間層が介挿されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項２】
前記ショットキーコンタクト層とオーミックコンタクト層との間に低抵抗層が形成され、ショットキーコンタクト層の電子親和力と低抵抗層の電子親和力との差が、０．１ｅＶよりも小さい
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。
【請求項３】
前記中間層は、電子親和力が、キャリア供給層との界面側からショットキーコンタクト層との界面側にかけて漸増する構成である
ことを特徴とする請求項１もしくは２に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項４】
前記中間層とショットキーコンタクト層との界面において、電子親和力の差が、０．１ｅＶよりも少ない
ことを特徴とする請求項３に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項５】
前記ショットキーコンタクト層が、ＩｎＧａＰ、キャリア供給層が、Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓからなり、
前記中間層が、ｘを組成比（０≦ｘ≦１）とする、ＡｌxＧａ1-xＡｓからなる
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電界効果トランジスタ。
【請求項６】
前記組成比ｘは、ショットキーコンタクト層との境界において、ｘ＝０であり、キャリア供給層との境界においてｘ＝０．２５に設定されている
ことを特徴とする請求項５記載の電界効果トランジスタ。
【請求項７】
前記ショットキーコンタクト層が、ＩｎＧａＰ、前記キャリア供給層が、Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓからなり、
前記中間層は、その全域に渡って、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓである
ことを特徴とする請求項１もしくは２に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項８】
キャリア供給層、ショットキーコンタクト層、オーミックコンタクト層がこの順に積層され、化合物半導体で構成される電界効果トランジスタであって、
前記キャリア供給層のショットキーコンタクト層に近接する部位が、ショットキーコンタクト層の電子親和力との差異を少なくするよう、電子親和力を漸増させる処理がなされていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項９】
ショットキーコンタクト層に近接する部位を除きキャリア供給層は、Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓからなり、
一方、ショットキーコンタクト層に近接する部位は、ＡｌxＧａ1-xＡｓからなることを特徴とする請求項８記載の電界効果トランジスタ。
ただし、ｘは組成比で、ショットキーコンタクト層との境界において、ｘ＝０で、キャリア供給層の内部へ行くほど、漸増し、ｘ＝０．２５に至る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界効果トランジスタに関し、特に高周波通信機器に使用される電界効果トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シリコン半導体集積回路装置等の電子デバイスにおいては、ＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor FET）、即ち絶縁ゲート型ＦＥＴが用いられている。
一方、ガリウムヒ素や、ガリウムヒ素とアルミニウムガリウムヒ素（ＡｌxＧａ1-xＡｓ）を組み合わせた構造の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）は、同一寸法のシリコンＭＯＳＦＥＴに比べ高速性に優れ、マイクロ波増幅や高速論理ＩＣ用として好適である。ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）に代表されるＩＩＩ−Ｖ族（ＧａＡＳ、ＩｎＰ、ＧａＮ）化合物半導体は、電子移動度がＳｉに比較して大きく（約５〜６倍）、この様な高い電子移動度を有する半導体を用いて電子デバイスを作成する事により、高周波特性の優れた電子デバイスが得られる。
【０００３】
ところが、上記の様なＧａＡｓ等の化合物半導体を用いた電子デバイスにおいては、後述する界面準位の問題があり、化合物半導体を用いてＭＯＳＦＥＴ、或いはＭＩＳＦＥＴを構成した場合、絶縁膜／化合物半導体界面に存在する界面準位に起因する相互コンダクタンスｇｍの低下など、良好なデバイス特性が得られないという欠点がある。
この為、高周波増幅、或いは超高速集積回路装置を構成する、ＧａＡｓ等からなる化合物半導体としては、金属−半導体電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ：Metal Semiconductor Field Effect Transistor）や、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：High Electron Mobility Transistor）等の電子デバイスが用いられている。例えば、ＭＥＳＦＥＴは、携帯電話等の移動通信に組み込まれる増幅素子として、またＨＥＭＴは、衛星放送受信用アンテナに組み込まれる増幅素子として用いられている。
【０００４】
ＨＥＭＴの特徴は、高純度なＩｎＧａＡｓで形成されたチャネル層中に生成された、電子移動度が高い２次元電子ガス（２ＤＥＧ：２ Dimensional Electron Gas）をキャリアとすることによって、高速性や雑音特性に優れているという点である。即ち、ＨＥＭＴでは、電子が発生する層（キャリア供給層）と、電子が走行する層（チャネル層）とが分かれている為、電子が不純物に衝突する事なく、ソースからドレインに向かって、高速に安定して走行する事ができ、この為雑音が生じにくいという特性が得られる。
【０００５】
チャネル層に蓄積される、上記の２次元電子ガス（２ＤＥＧ）の面電荷密度を大きくするためには、チャネル層とキャリア供給層との界面に形成されるエネルギー障壁をできるだけ高くする必要がある。
更に、ＨＥＭＴでは、半導体ウェハ上で、前記のキャリア供給層の上にショットキーコンタクト層、及びオーミックコンタクト層が、この順序で形成される。ショットキーコンタクト層の上部に形成されたオーミックコンタクト層が、一部除去され、下部のショットキーコンタクト層が露出した部分に、ゲート電極が設けられ、更にこのゲート電極を挟んで、オーミックコンタクト層上に、ソース電極とドレイン電極とが設けられる。
【０００６】
ゲート電極が形成されるショットキーコンタクト層は、上記の様に、下部のキャリア供給層と、上部のオーミックコンタクト層との中間に設けられる層であり、当該形成されたゲート電極との間では、高いショットキーバリア（ショットキー障壁）を形成する。ショットキー障壁ΦBの高さは、下記の（１）式に示す様に、ショットキーコンタクト層の仕事関数φsと、ゲート電極に用いる金属の仕事関数φｍとの差で与えられる。
【０００７】
ΦB ＝ φs−φｍ                                    ・・・・（１）
上記のショットキー障壁ΦBが高いと、キャリア供給層内の電子や、チャネル層に蓄えられた２次元電子ガス（２ＤＥＧ）が障壁を越え、或いはトンネルし、ゲート電極に移動しにくくなる為、逆バイアス時のリーク電流を抑制すると共に、ゲート耐圧を高める事ができる。
【０００８】
ショットキーコンタクト層はまた、ソース、及びドレイン電極の間を流れる電流の通り道であり、ソース電極を通って上記のチャネル層を通過する電子、及び、チャネル層を通過してドレイン電極に到達する電子は、必ずショットキーコンタクト層を通らなければならない。その為、ゲート電極に対しては、上記の様に高い障壁（高抵抗）として作用する一方、ソース電極、及びドレイン電極に対しては、なるべく低い抵抗値とする必要がある。この様な相反する要求を満たす為、ソース電極、及びドレイン電極の両電極と、ショットキーコンタクト層との間にオーミックコンタクト層を設け、両電極とオーミックコンタクト層との間を低抵抗の良好なオーミック（抵抗性）接触とする事により、両電極間の抵抗値を低減している。
【０００９】
上記のショットキーコンタクト層を構成する材料として、従来、キャリア供給層と同じ材料である、ＡｌＧａＡｓ（アルミニウムガリウムヒ素）が多く用いられてきた。ショットキーコンタクト層にＡｌＧａＡｓを用いたＨＥＭＴでは、ショットキー障壁ΦBの高さが比較的大きく、ゲート電極が逆バイアスされた場合のリーク電流を抑える事ができる。
ところが、上記のショットキーコンタクト層にＡｌＧａＡｓを用いた電界効果トランジスタには、高周波信号を印加した際に、最大ドレイン電流密度が減少するという、いわゆるドレイン電流の周波数分散の問題がある。ドレインコンダクタンスが周波数分散を持つと、回路の増幅度が動作周波数によって変動する事により、正しいパルス増幅ができなくなる。
【００１０】
上記の様に、ショットキーコンタクト層にＡｌＧａＡｓを用いた場合に、ドレイン電流の周波数分散が生じる理由は、次の様に考える事ができる。一般に化合物半導体基板において、異なる２つの層の境界である界面には、電子を捕獲する様々な準位（電子捕獲準位）が形成され、これを界面準位というが、ＡｌＧａＡｓは、この界面準位密度が大きく、層と層との界面に生じた多数の界面準位に電子がトラップ（捕獲）される。電子を捕獲した電子捕獲準位は、当該捕獲した電子を一定の寿命（ライフタイム）の後に再び開放し、伝導帯に電子を放出するが、これらの寿命（ライフタイム）は比較的長く、この様な電子捕獲準位を有するデバイスが、上記の寿命に相当する周波数で動作する場合には、これらの準位がデバイスの周波数特性に大きな影響を与える事になる。
【００１１】
電子捕獲準位は、例えばＧａＡｓ基板では、寿命がミリ秒程度のものも存在し、数ＫＨｚ程度の動作周波数を境にして、その低周波数側と、高周波数側において、デバイス特性に大きな差が生じ、これがドレインコンダクタンスの周波数分散の原因となっている。
上記の問題を解決するため、上記のＡｌＧａＡｓの代わりに、ショットキーコンタクト層にＩｎＧａＰを用いる方法が、下記の特許文献に開示されている。ＩｎＧａＰは、ＡｌＧａＡｓと比べて界面準位密度が小さく、ショットキーコンタクト層をＩｎＧａＰを用いて構成した場合、オーミックコンタクト層の開口部に露出した、ショットキーコンタクト層の界面準位を減らす事ができ、これによってドレイン電流の周波数分散を抑えることができる。
【００１２】
図５は、前記特許文献に記載された、ショットキーコンタクト層にＩｎＧａＰを用いた従来の電界効果トランジスタ５０の断面図である。同図において、ＧａＡｓからなる半導体基板６０の上に、ＡｌＧａＡｓからなるバッファ層６１、ｎ型ＡｌＧａＡｓからなるバリア層６２、アンドープのＩｎＧａＡｓからなるチャネル層６３、ｎ型ＡｌＧａＡｓからなるキャリア供給層６４、アンドープのＩｎＧａＰからなるショットキーコンタクト層６５、ショットキーコンタクト層６５の一部を露出する開口部を有するオーミックコンタクト層６６が、順次積層されている。ゲート電極６７は、ショットキーコンタクト層６５と接触して形成され、ソース電極６８とドレイン電極６９は、オーミックコンタクト層６６と接触して形成されている。
【特許文献１】特願平１５−０３２０３８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記のような、ショットキーコンタクト層６５にＩｎＧａＰを用いた、従来の電界効果トランジスタ５０を用いても、以下に示すような問題が発生する。
図６は、図５に示した、ショットキーコンタクト層６５にＩｎＧａＰを用いた、従来の電界効果トランジスタ５０の伝導帯のエネルギーを示す図であり、各層における伝導帯（Conduction Band）のエネルギーレベルを、基板積層方向に沿ってプロットしたものである。
【００１４】
なお、請求項で用いた用語「電子親和力」χは、電子を伝導帯の底から真空準位（図示せず）まで励起する為に必要なエネルギーであり、真空準位をＥVACで表し、以下で用いる「伝導帯のエネルギー」の値をＥｃとすると、「電子親和力」χと、「伝導帯のエネルギー」Ｅｃとは、下記の式（２）に示す関係にある。
χ ＝ ＥVAC − Ｅｃ                              ・・・・（２）
従って、伝導帯のエネルギーＥｃが増大する方向は、電子親和力χが減少する方向である（逆も同様である）。
【００１５】
同図に示す様に、キャリア供給層６４のＡｌＧａＡｓの組成比を、ｘ＝０．２５とすると、キャリア供給層６４のＡｌＧａＡｓと、ショットキーコンタクト層６５のＩｎＧａＰとの界面には、伝導帯に約０．３ｅＶのバンド不連続（△Ｅｃ）が生じる。なお、上記の「バンド不連続」（△Ｅｃ）とは、伝導帯のエネルギーＥｃが不連続な場合に、エネルギーの「とび」を表す。
【００１６】
一般に、異なる層間の界面に生じる伝導帯のバンド不連続（△Ｅｃ）は、相手の材料が何であるかによってその値が異なり、混晶とした場合には、その組成によって互いの不連続量を分割しあう事が知られているが、この伝導帯のバンド不連続（△Ｅｃ）によって、上記のキャリア供給層６４のＡｌＧａＡｓと、ショットキーコンタクト層６５のＩｎＧａＰとの界面を通過しようとする電子が、ブロッキングされる事により、電界効果トランジスタ５０のソース抵抗Ｒｓが大きくなる。
【００１７】
ここで、電界効果トランジスタの性能の一つである相互コンダクタンスｇｍは、ソース抵抗Ｒｓ、及び真性相互コンダクタンスｇｍｉによって、下記の式（３）の様に表される。
ｇｍ ＝ ｇｍｉ / (１＋Ｒｓ・ｇｍｉ)              ・・・・（３）
上記の式（３）より、ソース抵抗Ｒｓが大きいと、本来のｇｍｉに比べて、小さな相互コンダクタンスｇｍしか得ることができず、大きな電流駆動能力を得ることができない。
【００１８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、ショットキーコンタクト層にＩｎＧａＰを用いる事によりドレイン電流の周波数分散を抑制すると同時に、ソース抵抗Ｒｓを大幅に低減することのできる電界効果トランジスタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成する為、本発明の電界効果トランジスタは、キャリア供給層、ショットキーコンタクト層、オーミックコンタクト層がこの順に積層され、化合物半導体で構成される電界効果トランジスタであって、前記ショットキーコンタクト層と前記キャリア供給層との間にショットキーコンタクト層の電子親和力より小さく、キャリア供給層の電子親和力より大きな電子親和力を有した中間層が介挿されている。
【発明の効果】
【００２０】
この構成によれば、中間層が全域において一定の電子親和力を持つと仮定すると、中間層とショットキーコンタクト層とが接する第１の境界と、中間層とキャリア供給層とが接する第２の境界との２箇所に、バンド不連続が生じることとなるが、１箇所あたりのバンド不連続の大きさ（△Ｅｃ）が、ショットキーコンタクト層とキャリア供給層との間に中間層を設けない場合の、ショットキーコンタクト層とキャリア供給層とが接する境界における伝導帯のバンド不連続よりも小さくなる為、ショットキーコンタクト層からキャリア供給層を経て、その隣のチャネル層までの電子の移動がスムーズに行えるようになり、それだけ、電界効果トランジスタのソース抵抗を低減することができる。
【００２１】
また、中間層の電子親和力を、一定とせず、ショットキーコンタクト層に近づくにつれて漸増する構成とすれば、さらに、バンド不連続の大きさを小さくすることができ、その分、ソース抵抗を低減することができる。
また、前記ショットキーコンタクト層とオーミックコンタクト層との間に低抵抗層を形成し、ショットキーコンタクト層の電子親和力と低抵抗層の電子親和力との差が、０．１ｅＶよりも小さくなるように構成すると、ショットキーコンタクト層と低抵抗層との境界を、低抵抗層側からショットキーコンタクト層側へ、及びショットキーコンタクト層側から低抵抗層側への、どちらの向きに通過する電子に対しても、実用上エネルギー障壁がないに等しくなり、動作特性が向上する。
【００２２】
また、前記中間層は、電子親和力が、キャリア供給層との界面側からショットキーコンタクト層との界面側にかけて漸増する構成であってもよい。
この構成によれば、電子親和力が中間層の内部において、連続的に増大する事により、中間層の内部で伝導帯のバンド不連続が生じない為、中間層を通過する電子に対してエネルギー障壁が形成されず、ソース抵抗を大幅に低減する事ができる。
【００２３】
また、前記中間層とショットキーコンタクト層との界面において、電子親和力の差が、０．１ｅＶよりも少ないのが望ましい。
この構成によれば、中間層とショットキーコンタクト層との界面における電子親和力がほぼ等しく、伝導帯のバンド不連続が、０．１ｅＶよりも小さくなるように構成すると、中間層とショットキーコンタクト層との界面を、中間層側からショットキーコンタクト層側へ、及びショットキーコンタクト層側から中間層側への、どちらの向きに通過する電子に対しても、実用上エネルギー障壁がないに等しくなり、ソース抵抗を大幅に低減する事ができる。
【００２４】
また、前記ショットキーコンタクト層が、ＩｎＧａＰ、キャリア供給層が、Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓからなり、前記中間層が、ｘを組成比（０≦ｘ≦１）とする、ＡｌxＧａ1-xＡｓからなってもよい。
この構成によれば、ショットキーコンタクト層にＩｎＧａＰを用いる事により、ドレイン電流の周波数分散を抑えると同時に、キャリア供給層のＡｌＧａＡｓと、ショットキーコンタクト層のＩｎＧａＰとの間に、中間層のＡｌxＧａ1-xＡｓを設ける事によって、伝導帯のバンド不連続が緩和され、ソース抵抗を低減する事ができる。
【００２５】
また、前記組成比ｘは、ショットキーコンタクト層との境界において、ｘ＝０であり、キャリア供給層との境界においてｘ＝０．２５に設定されてもよい。
この構成によれば、中間層とキャリア供給層との間に実質的に境界が存在しない為、伝導帯のエネルギーに跳びがなく、したがってこの部分において、伝導帯のバンド不連続は生じない為、ソース抵抗を更に低減する事ができる。
【００２６】
また、前記ショットキーコンタクト層が、ＩｎＧａＰ、前記キャリア供給層が、Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓからなり、前記中間層は、その全域に渡って、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓであってもよい。
この構成によれば、ショットキーコンタクト層にＩｎＧａＰを用いる事により、ドレイン電流の周波数分散を抑えると同時に、キャリア供給層のＡｌＧａＡｓと、ショットキーコンタクト層のＩｎＧａＰとの間に、両者の中間の電子親和力を持つ、中間層のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓを設ける事によって、中間層とショットキーコンタクト層、及び中間層とキャリア供給層との、双方の境界に伝導帯のバンド不連続が分散される事により、各境界を通過する電子に対する障壁が緩和され、ソース抵抗を低減する事ができる。
【００２７】
上記目的を達成する為、本発明の電界効果トランジスタは、キャリア供給層、ショットキーコンタクト層、オーミックコンタクト層がこの順に積層され、化合物半導体で構成される電界効果トランジスタであって、前記キャリア供給層のショットキーコンタクト層に近接する部位が、ショットキーコンタクト層の電子親和力との差異を少なくするよう、電子親和力を漸増させる処理がなされている。
【００２８】
この構成によれば、キャリア供給層の電子親和力が、ショットキーコンタクト層に近づくにつれて漸増する構成とする事により、キャリア供給層とショットキーコンタクト層とが接する境界における伝導帯のバンド不連続の大きさ（△Ｅｃ）が、上記のキャリア供給層の電子親和力を漸増させる処理がなされていない場合における、双方の境界における伝導帯のバンド不連続よりも小さくなる為、ショットキーコンタクト層からキャリア供給層を経て、その隣のチャネル層までの電子の移動がスムーズに行えるようになり、それだけ、電界効果トランジスタのソース抵抗を低減することができる。
【００２９】
また、ショットキーコンタクト層に近接する部位を除きキャリア供給層は、Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓからなり、一方、ショットキーコンタクト層に近接する部位は、ＡｌxＧａ1-xＡｓからなってもよい。ただし、ｘは組成比で、ショットキーコンタクト層との境界において、ｘ＝０で、キャリア供給層の内部へ行くほど、漸増し、ｘ＝０．２５に至る。
この構成によれば、キャリア供給層のＡｌxＧａ1-xＡｓ（０≦ｘ≦０．２５）の電子親和力が、ショットキーコンタクト層に近づくにつれて漸増する構成とする事により、ショットキーコンタクト層のＩｎＧａＰとの間の伝導帯のバンド不連続が緩和され、ソース抵抗を低減する事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
＜構成＞
図１は、本実施の形態における電界効果トランジスタ１の断面図である。同図に示す様に、電界効果トランジスタ１は、ＧａＡｓからなる半導体基板１０上に、バッファ層１１、バリア層１２、チャネル層１３、キャリア供給層１４、中間層１５、ショットキーコンタクト層１６、低抵抗層１７、及びオーミックコンタクト層１８が、この順番で積層され、さらにオーミックコンタクト層１８の上に、ソース電極２１、ドレイン電極２２が、ショットキーコンタクト層１６の上にゲート電極２０がそれぞれ形成される。
【００３１】
なお、ゲート電極２０を形成するに際しては、ソース電極２１、ドレイン電極２２の形成予定部分を除きオーミックコンタクト層１８、低抵抗層１７を除去し、ショットキーコンタクト層１６を露出させた上で、その層１６上に形成する。
上記のバッファ層１１は、図１においてより上部にある層（特にチャネル層１３）の結晶性を向上させる為の層であり、また、バリア層１２は、チャネル層１３へのキャリアの供給、及びキャリアのバッファ層１１への漏れを防ぐという２つの役割がある。
【００３２】
チャネル層１３は、キャリアが移動する領域、キャリア供給層１４は、キャリアを生成する層、ショットキーコンタクト層１６は、高いショットキー障壁により、ゲート電極が逆バイアスされた場合のリーク電流を抑える為の層である。
また、オーミックコンタクト層１８と低抵抗層１７とは、ソース電極２１、ドレイン電極２２とショットキーコンタクト層１６をオーミックに接続するための層であり、低抵抗層１７は、電界効果トランジスタのソース電極とドレイン電極との間の抵抗値を低減する為に用いられる。
【００３３】
中間層１５は元々、閾値電圧（ゲートに電圧を印加する事により、ドレイン−ソース間に電流が流れ出す際の電圧）を調整するなどの目的で挿入されるアンドープ層であるが、本実施例では、その組成比ｘを連続的に変化させる事により、キャリア供給層１４と、ショットキーコンタクト層１６との間のバンド不連続を低減し、ソース抵抗Ｒｓの低減に寄与する。
【００３４】
上記各層の材質、膜厚、組成比、キャリア濃度などの好ましい値を表１に示す。
同表の「キャリア濃度」欄において、例えば、３．Ｅ＋１８というのは、キャリア濃度が３．０×１０18ｃｍ-3であることを示す。
【００３５】
【表１】
2005191449.tif 000003
上表に見られるように、チャネル層は、インジウムガリウムヒ素化合物半導体層、キャリア供給層、中間層は、アルミニウムガリウムヒ素化合物半導体層、ショットキーコンタクト層は、インジウムガリウム燐化合物半導体層で形成されている。
キャリア供給層と中間層は、同じ組成からなる化合物半導体層のように見えるが、組成比xが異なる。キャリア供給層は、組成比ｘ＝０．２５であるので、Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓで与えられる化合物半導体層であり、中間層は、組成比ｘが０から０．２５の範囲で変化させてあるので、層内部で、ＧａＡｓ（ｘ＝０）からＡｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ（ｘ＝０．２５）まで変化している。
この実施例においては、ショットキーコンタクト層との境界で、ｘ＝０とし、キャリア供給層との境界で、ｘ＝０．２５とし、その間を中間層の厚み方向に、ｘの値が０〜０．２５まで連続的に変化するように形成してある。その結果、ショットキーコンタクト層とは、ＧａＡｓ化合物半導体層で接し、キャリア供給層とは、Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ化合物半導体層で接する。ここで、キャリア供給層は上記したようにＡｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓであるので、中間層とキャリア供給層との間は、実質的に境界が存在しない点に注目すべきである。境界が存在しないことは、エネルギーに跳びがなく、したがってこの部分において、バンド不連続は生じない。
ショットキーコンタクト層と中間層との間は化合物半導体層の組成が異なるので、バンド不連続（△Ｅｃ）は生じるが、この値は、後記するようにわずかである。
【００３６】
図２は、本実施の形態の電界効果トランジスタ１の伝導帯のエネルギーを示す図であり、図１において示す各層における伝導帯のエネルギーレベルを、基板積層方向に沿ってプロットしたものである。
同図に示す様に、中間層１５のＡｌxＧａ1-xＡｓの組成比ｘを、０．２５から０まで変化させ、伝導帯のエネルギーを連続的に変化させることにより、ショットキーコンタクト層１６との境界における伝導帯のバンド不連続△Ｅｃは、０．１ｅＶ以下と非常に小さくなっている。これによって、ショットキーコンタクト層１６と中間層１５との界面を通過しようとする電子は、殆どブロッキングされないため、ソース抵抗Ｒｓは小さくなる。
キャリア供給層１４の組成比ｘは、ｘ＝０．２５と一定であるため、中間層１５の伝導帯のエネルギーを変化させても、チャネル層１３に蓄積される２次元電子ガス（２ＤＥＧ）の面電荷密度が減少することはない。また、ショットキーコンタクト層１６には、ＧａＡｓと格子整合するアンドープＩｎＧａＰを用いているため、中間層１５の伝導帯のエネルギーを変化させても、ゲート電極２０のショットキー障壁の高さは、殆ど影響を受けない。
この技術は、オーミックコンタクト層に接触するソース電極と、ドレイン電極とをオーミックコンタクト層と合金化せず、即ち、アロイオーミックにおいて行われる熱処理を行わずにオーミック接触を形成し、プロセスの制御性、メタル表面荒れなどのプロセス上の問題を解消するノンアロイオーミック電極構造を用いた場合において、電界効果トランジスタのソース抵抗Ｒｓを低減するのに、特に有効である。
＜製造方法＞
本実施の形態の電界効果トランジスタ１の製造方法を、以下に示す。
【００３７】
図３は、半導体積層構造３１の断面図である。同図に示す様に、電界効果トランジスタ１の製造に際しては、まず、半導体基板１０上に、バッファ層１１、バリア層１２、チャネル層１３、キャリア供給層１４、中間層１５、ショットキーコンタクト層１６、低抵抗層１７、オーミックコンタクト層１８を、この順番で順次結晶成長し、半導体積層構造３１を形成する。結晶成長方法の諸条件は、下記の表２に示す通りである。
【００３８】
【表２】
2005191449.tif 000004
また、各層の結晶成長条件を、下記の表３に示す。中間層１５の結晶エピタキシャル成長に際しては、ＡｌxＧａ1-xＡｓの組成比ｘが、キャリア供給層１４側の境界では、ｘ＝０．２５であり、ショットキーコンタクト層１６側の境界では、ｘ＝０であり、またこの間の領域では、ショットキーコンタクト層１６側の境界からの距離に応じてｘの値が線形的に変化する様に、ＴＭＧａ、及びＴＭＡｌのガス流量比を調整する。
【００３９】
【表３】
2005191449.tif 000005
次に、上記半導体積層構造３１の結晶成長が終了した後、オーミックコンタクト層１８上にレジストマスク（不図示）を選択的に施し、リン酸と過酸化水素水の混合液を用いて、オーミックコンタクト層１８から低抵抗層１７までを選択的に除去し、半導体積層構造３１に開口部３０を設ける。ここで、ショットキーコンタクト層１６は、エッチングストップ層の役割を果たしている。
【００４０】
次に、前工程において、抵抗層１７、及びオーミックコンタクト層１８に設けられた開口部３０、及びオーミックコンタクト層１８の表面に、プラズマＣＶＤにてシリコン窒化膜１９を被着する。その後、当該被着されたシリコン窒化膜１９に対し、ドライエッチングによって、ゲート、ドレイン、及びソースの各電極を接合する部分の窓開けを行う。
次に、前工程において被着され、また電極を接合する部分の窓を開けられたシリコン窒化膜１９の表面に、ＷＳｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕをスパッタリング法にて順次被着し、積層膜（不図示）を形成する。
【００４１】
上記積層膜（不図示）を形成した後、最後に、ドライエッチングによって、ゲート、ソース、及びドレインの各電極を形成する部分以外の部分を除去する事により、図１に示す電界効果トランジスタ１が完成する。
（実施の形態２）
＜構成＞
実施の形態２の電界効果トランジスタが、実施の形態１のものと異なる点は、中間層の組成比が、層の全域に渡って、ｘ＝０．１５と一定である所だけであり、その他の構成は実施の形態１と逐一同じである。したがって構成の説明は省略する。中間層の組成比が全域にわたって一定であるので、製作も実施の形態１の技術において、ｘが変化しないように設定するだけでよい。
図４は、本実施の形態の電界効果トランジスタの伝導帯のエネルギーを示す図である。同図に示す様に、中間層とショットキーコンタクト層との界面には、約０．２ｅＶの△Ｅｃ１が存在し、また中間層とキャリア供給層との界面にも、約０．１ｅＶ程度の△Ｅｃ２が存在する。これらの△Ｅｃ１、及び△Ｅｃ２は、中間層とショットキーコンタクト層との界面、及び中間層とキャリア供給層との界面において、組成比ｘが、連続でない為に生じている。
これらのバンド不連続△Ｅｃ１、及び△Ｅｃ２について、従来の電界効果トランジスタ５０の伝導帯のエネルギーを示す図における、ショットキーコンタクト層とキャリア供給層との界面のバンド不連続△Ｅｃと、下記の（４）式に示す関係が成立する。なお、（４）式は、実施の形態１の様に、中間層の電子親和力χを連続的に変化させた場合には、成立しない。
【００４２】
△Ｅｃ１＋△Ｅｃ２ ＝ △Ｅｃ                    ・・・・（４）
この様に、ショットキーコンタクト層とキャリア供給層との間に、組成比が層の全域に渡って一定の中間層を設けた場合には、両側の境界面における伝導帯のバンド不連続の和が、ショットキーコンタクト層とキャリア供給層との間に中間層を設けない場合の、ショットキーコンタクト層とキャリア供給層との界面の伝導帯のバンド不連続△Ｅｃに等しくなる。
一方、これらのバンド不連続△Ｅｃ１、及び△Ｅｃ２は、中間層の両側の境界に分散して存在しており、従来の電界効果トランジスタ５０の様に、ショットキーコンタクト層とキャリア供給層との界面にバンド不連続△Ｅｃが集中していない為、それだけ電子に対するエネルギー障壁となる効果が緩和される。
つまり、これらの伝導帯のバンド不連続△Ｅｃ１、及び△Ｅｃ２が存在する為に、本実施の形態の電界効果トランジスタは、実施の形態１の電界効果トランジスタ１よりも、ソース抵抗Ｒｓが大きくなるのは否めないが、一方、図６に示した、従来の電界効果トランジスタ５０の伝導帯のエネルギーを示す図における、ショットキーコンタクト層とキャリア供給層との界面の伝導帯のバンド不連続△Ｅｃ（＝約０．３ｅＶ）よりも、個々のバンド不連続△Ｅｃ１、△Ｅｃ２は小さくなっており、従って、本実施の形態の電界効果トランジスタのソース抵抗Ｒｓは、従来の電界効果トランジスタ５０のソース抵抗よりも小さくする事ができる。
（その他の変形例）
（１）  実施の形態において、ＧａＡｓ基板上に形成される電界効果トランジスタのキャリア供給層、中間層、及びショットキーコンタクト層の組み合わせとして、ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ系材料を用いて説明したが、電界効果トランジスタの基板、キャリア供給層、中間層、及びショットキーコンタクト層の組み合わせは、これに限らない。
【００４３】
電界効果トランジスタの基板、キャリア供給層、中間層、及びショットキーコンタクト層の組み合わせであり、図２、及び図４に示すような伝導帯のエネルギー図を実現する例として、下記の表４に示す組み合わせを用いる場合も、本発明に含まれる。
【００４４】
【表４】
2005191449.tif 000006
（２）実施の形態１において、中間層１５を構成するＡｌxＧａ1-xＡｓの
組成比ｘは、中間層の内部においては、ショットキーコンタクト層１６側の境界からの距離に応じて、ｘの値が線形的に変化するとしたが、組成比ｘの変化は、線形的に変化する場合に限らない。
【００４５】
中間層１５を構成するＡｌxＧａ1-xＡｓの組成比ｘは、キャリア供給層１４側の境界で、ｘ＝０．２５であり、かつ、ショットキーコンタクト層１６側の境界で、ｘ＝０であるという境界条件、及び、双方の境界の内部の領域において、ｘが連続的に増大（漸増）するという条件を満たしていれば、中間層１５の双方の境界に挟まれた領域において、組成比ｘを、上記のショットキーコンタクト層１６側の境界からの距離に応じて、どの様に変化させてもよい。
（３）実施の形態２において、中間層の組成比ｘを、ｘ＝０．１５としたが、中間層の組成比ｘの値は、０．１５に限らない。
【００４６】
中間層の組成比ｘの値は、中間層の組成比ｘに対応する伝導帯のエネルギーが、中間層とショットキーコンタクト層とが接する第１の境界においては、前記ショットキーコンタクト層の伝導帯のエネルギーよりも大きく、また中間層とキャリア供給層とが接する第２の境界においては、前記キャリア供給層の伝導帯のエネルギーよりも小さくなるような範囲内であれば、組成比ｘとして、どの様な値を選んでも良い。
（４）実施の形態１において、中間層とキャリア供給層との間には境界が存在しないし、組成はキャリア供給層と同じなので、キャリア生成機能も存在しているといえ、その意味で、中間層は実質的にキャリア供給層を延長したものとも考えることができる。したがって、本発明では、ショットキーコンタクト層とキャリア供給層との間に、中間層を設けずに、キャリア供給層のショットキーコンタクト層に近接する部位のＡｌ組成比を漸次変化し、ショットキーコンタクト層との間のバンド不連続の値を減少するようにした形態での実施をも含むものである。
（５）  実施の形態、及び上記変形例を、それぞれ組み合わせて実施する場合も、本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の電界効果トランジスタは、高周波通信機器、中でも携帯電話等の移動通信機器や、衛星放送受信用アンテナに組み込まれる増幅素子としてとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施の形態１の電界効果トランジスタ１の断面図である。
【図２】実施の形態１の電界効果トランジスタ１の伝導帯のエネルギーを示す図である。
【図３】半導体積層構造３１の断面図である。
【図４】実施の形態２の電界効果トランジスタの伝導帯のエネルギーを示す図である。
【図５】従来の電界効果トランジスタ５０の断面図である。
【図６】従来の電界効果トランジスタ５０の伝導帯のエネルギーを示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１〜２  電界効果トランジスタ
１０    半導体基板
１１    バッファ層
１２    バリア層
１３    チャネル層
１４    キャリア供給層
１５    中間層
１６    ショットキーコンタクト層
１７    低抵抗層
１８    オーミックコンタクト層
１９    シリコン窒化膜
２０    ゲート電極
２１    ソース電極
２２    ドレイン電極
３０    開口部
３１    半導体積層構造
５０    電界効果トランジスタ
６０    半導体基板
６１    バッファ層
６２    バリア層
６３    チャネル層
６４    キャリア供給層
６５    ショットキーコンタクト層
６６    オーミックコンタクト層
６７    ゲート電極
６８    ソース電極
６９    ドレイン電極
【図１】
2005191449.tif 000007
【図２】
2005191449.tif 000008
【図３】
2005191449.tif 000009
【図４】
2005191449.tif 000010
【図５】
2005191449.tif 000011
【図６】
2005191449.tif 000012