(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板（１０１）上に、少なくともその一部の層に不純物をドープした電子供給層（１０４）と、該電子供給層（１０４）よりも電子親和力が大きなチャネル層（１０３）を有し、該電子供給層（１０４）および該チャネル層（１０３）を含む半導体層の表面に形成されたゲート電極（１０７）を備え、
該ゲート電極（１０７）と該半導体層のショットキー接合界面の障壁高さが、照射光の波長によって決まるエネルギーよりも低く、
該照射光によりショットキー接合界面の深い準位から伝導帯に電子が励起され、該ショットキー接合界面において正の電荷が増加するようにしたことを特徴とする高電子移動度光トランジスタ。
【請求項２】
前記半導体基板（３０１）がＩｎＰ基板であり、かつ前記電子供給層（３０５）がＩｎＡｌＡｓ、前記チャネル層（３０３）がＩｎＧａＡｓからなることを特徴とする請求項１に記載の高電子移動度光トランジスタ。
【請求項３】
前記電子供給層（３０５）の電子親和力を、前記チャネル層（３０３）に比べて小さく、かつ、該電子供給層（３０５）が該半導体基板（３０１）に格子整合した場合の該電子供給層（３０５）の電子親和力以上としたことを特徴とする請求項１または２に記載の高電子移動度光トランジスタ。
【請求項４】
前記電子供給層（３０５）がＩｎx Ａｌ(1-x) Ａｓ（０．５２≦ｘ＜１）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高電子移動度光トランジスタ。
【請求項５】
前記電子供給層（３０５）の膜厚が、結晶欠陥を招く臨界膜厚以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高電子移動度光トランジスタ。
【請求項６】
前記電子供給層（３０５）は、膜厚方向に材料または組成の少なくともいずれか一方を変えることにより、変えない時との電子親和力の差（ΔＥ１）が前記ショットキー接合界面に近づくにつれ徐々に大きくなり、かつ、隣接する前記チャネル層（３０３）との界面での電子親和力（χ３）が該チャネル層（３０３）の電子親和力（χ４）よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高電子移動度光トランジスタ。
【請求項７】
前記半導体基板（３０１）がＩｎＰ基板であり、かつ前記電子供給層（３０５）がＩｎＡｌＧａＡｓ、前記チャネル層（３０３）がＩｎＧａＡｓからなることを特徴とする請求項１に記載の高電子移動度光トランジスタ。
【請求項８】
前記電子供給層（３０５）の電子親和力を、前記チャネル層（３０３）に比べて小さく、かつ、該電子供給層（３０５）が該半導体基板（３０１）に格子整合した場合の該電子供給層（３０５）の電子親和力以上としたことを特徴とする請求項１または７に記載の高電子移動度光トランジスタ。
【請求項９】
ＩｎＡｌＧａＡｓよりなる前記電子供給層（３０５）は、膜厚方向に組成を変えることにより、変えない時との電子親和力の差が、前記ショットキー接合界面に近づくにつれ徐々に大きくなることを特徴とする請求項１，７，８のいずれか１項に記載の高電子移動度光トランジスタ。
【請求項１０】
半導体基板（４０１）上に、不純物をドープした電子供給層（４０５）と、該電子供給層（４０５）よりも電子親和力が大きなチャネル層（４０３）を有し、
該電子供給層（４０５）および該チャネル層（４０３）を含む半導体層の表面に形成されたゲート電極（４０９）を備え、
該ゲート電極（４０９）と接触する該半導体層最上部に該電子供給層（４０５）よりも電子親和力が大きなゲートコンタクト層（４０７）を有し、
該ゲート電極（４０９）と該半導体層のショットキー接合界面の障壁高さが、照射光の波長によって決まるエネルギーよりも低く、
該照射光によりショットキー接合界面の深い準位から伝導帯に電子が励起され、該ショットキー接合界面において正の電荷が増加するようにしたことを特徴とする高電子移動度光トランジスタ。
【請求項１１】
前記半導体基板（４０１）がＩｎＰ基板であり、前記ゲートコンタクト層（４０７）がＩｎz Ａｌ(1-z) Ａｓ、前記電子供給層（４０５）がＩｎx Ａｌ(1-x) Ａｓ、前記チャネル層（４０３）がＩｎＧａＡｓからなり、ゲートコンタクト層（４０７）のＩｎ組成を表すｚ値が、電子供給層（４０５）のＩｎ組成を表すｘ値より大きいことを特徴とする請求項１０に記載の高電子移動度光トランジスタ。
【請求項１２】
前記ゲートコンタクト層（４０７）がＩｎz Ａｌ(1-z) Ａｓ（０．５２＜ｚ＜１）であり、前記電子供給層（４０５）がＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓであることを特徴とする請求項１０または１１に記載の高電子移動度光トランジスタ。
【請求項１３】
前記ゲートコンタクト層（４０７）の膜厚が、結晶欠陥を招く臨界膜厚以下であることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の高電子移動度光トランジスタ。
【請求項１４】
前記半導体基板（４０１）がＩｎＰ基板であり、かつ前記ゲートコンタクト層（４０７）がＩｎＧａＡｓ、前記電子供給層（４０５）がＩｎＡｌＡｓ、前記チャネル層（４０３）がＩｎＧａＡｓからなることを特徴とする請求項１０に記載の高電子移動度光トランジスタ。
【請求項１５】
前記半導体基板（４０１）がＩｎＰ基板であり、かつ前記ゲートコンタクト層（４０７）がＩｎＡｌＧａＡｓ、前記電子供給層（４０５）がＩｎＡｌＡｓ、前記チャネル層（４０３）がＩｎＧａＡｓからなることを特徴とする請求項１０に記載の高電子移動度光トランジスタ。
【請求項１６】
前記ゲートコンタクト層（４０７）が、結晶欠陥を招く臨界膜厚以下であることを特徴とする請求項１４または１５に記載の高電子移動度光トランジスタ。
【請求項１７】
半導体基板（４０１）上に、不純物をドープした電子供給層（４０５）と、該電子供給層（４０５）よりも電子親和力が大きなチャネル層（４０３）を有し、
該電子供給層（４０５）および該チャネル層（４０３）を含む半導体層の表面に形成されたゲート電極（４０９）を備え、
該ゲート電極（４０９）と接触する該半導体層最上部にゲートコンタクト層（４０７）を有し、
該ゲートコンタクト層（４０７）は、膜厚方向に材料または組成の少なくともいずれか一方を変えることにより、変えない時との電子親和力の差（ΔＥ２）が該電子供給層（４０５）から該ゲート電極（４０９）に近づくにつれ大きくなり、かつ、隣接する電子供給層（４０５）との界面での電子親和力（χ５）が電子供給層（４０５）の電子親和力（χ６）よりも大きく、
ゲート電極（４０９）と該半導体層のショットキー接合界面の障壁高さが、照射光の波長によって決まるエネルギーよりも低く、
該照射光によりショットキー接合界面の深い準位から伝導帯に電子が励起され、該ショットキー接合界面において正の電荷が増加するようにしたことを特徴とする高電子移動度光トランジスタ。
【請求項１８】
前記半導体基板（４０１）がＩｎＰ基板であり、前記ゲートコンタクト層（４０７）がＩｎz Ａｌ(1-z) Ａｓ、前記電子供給層（４０５）がＩｎx Ａｌ(1-x) Ａｓ、前記チャネル層（４０３）がＩｎＧａＡｓからなり、ゲートコンタクト層（４０７）のＩｎ組成を表すｚ値が、電子供給層（４０５）のＩｎ組成を表すｘ値より大きいことを特徴とする請求項１７に記載の高電子移動度光トランジスタ。
【請求項１９】
前記ゲートコンタクト層（４０７）がＩｎz Ａｌ(1-z) Ａｓ（０．５２＜ｚ＜１）であり、前記電子供給層（４０５）がＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓであることを特徴とする請求項１７または１８に記載の高電子移動度光トランジスタ。
【請求項２０】
前記半導体基板（４０１）がＩｎＰ基板であり、前記ゲートコンタクト層（４０７）がＩｎＧａＡｓで、前記電子供給層（４０５）がＩｎＡｌＡｓで、前記チャネル層（４０３）がＩｎＧａＡｓからなることを特徴とする請求項１７に記載の高電子移動度光トランジスタ。
【請求項２１】
前記半導体基板（４０１）がＩｎＰ基板であり、前記ゲートコンタクト層（４０７）がＩｎＡｌＧａＡｓで、前記電子供給層（４０５）がＩｎＡｌＡｓで、前記チャネル層（４０３）がＩｎＧａＡｓからなることを特徴とする請求項１７に記載の高電子移動度光トランジスタ。
【請求項２２】
半導体基板（１００１）上に、不純物をドープした電子供給層（１００５）と、該電子供給層（１００５）よりも電子親和力が大きなチャネル層（１００３）を有し、
該電子供給層（１００５）および該チャネル層（１００３）を含む半導体層の表面に形成されたゲート電極（１００９）を備えるとともに、該ゲート電極（１００９）の両側において半導体層表面にオーミック接触したソース電極（１０１０）とドレイン電極（１０１１）を備え、
ゲート電極（１００９）と接触する半導体層最上部に該電子供給層（１００５）よりも電子親和力が大きなゲートコンタクト層（１００７）を有し、
ゲート電極（１００９）と半導体層のショットキー接合界面の障壁高さが、照射光の波長によって決まるエネルギーよりも低く、
該照射光によりショットキー接合界面の深い準位から伝導帯に電子が励起され、該ショットキー接合界面において正の電荷が増加するとともに、
ゲート電極（１００９）とソース電極（１０１０）の間、およびゲート電極（１００９）とドレイン電極（１０１１）の間の、少なくとも一方で、ゲートコンタクト層（１００７）が電気的に分断されており、ショットキー接合界面で励起されたキャリアの、ソース電極（１０１０）またはドレイン電極（１０１１）への流れ込みを遮断したことを特徴とする高電子移動度光トランジスタ。
【請求項２３】
前記ゲート電極（１００９）と前記ソース電極（１０１０）間と、該ゲート電極（１００９）と前記ドレイン電極（１０１１）間の、少なくとも一方の電極間の半導体層表面に前記電子供給層（１００５）に達する溝（１０１３）を有し、
前記ショットキー接合界面で発生したキャリアのソース電極（１０１０）またはドレイン電極（１０１１）への流れ込みを遮断したことを特徴とする請求項２２に記載の高電子移動度光トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は光信号を電気信号に変換する光トランジスタに係り、特に、マイクロ波やミリ波などの高周波帯域の電気信号を取り扱う高電子移動度光トランジスタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在の情報通信分野において、光ファイバを用いた高速・大容量の通信網はすでに普及しているが、光の持つ高速伝送特性を十分生かすためには、光ファイバーにて伝送された光信号を電気信号に変換するデバイスの性能が不足しているのが実情である。
【０００３】
たとえば、光を電気信号に変換するデバイスとしてはＰＮまたはＰＩＮ等のフォトダイオードが広く用いられている。フォトダイオードの高速動作を可能にする一般的な手法はＰＮ接合面積を小さくして接合容量を低減することであるが、単純に接合面積を低減するだけでは量子効率も同時に低下してしまい、マイクロ波やミリ波帯にいたる高速動作と必要な量子効率の実現には限界がある。
【０００４】
これを克服する手法として一般的に用いられている方法は、接合容量の低減によりフォトダイオードの応答速度を高め、それにより不足した量子効率をフォトダイオードの後段に接続した高周波トランジスタによる増幅で補うものである。
【０００５】
ここで、高周波トランジスタは、大容量の移動体通信を目的とした６０ＧＨｚ無線通信システム用のデバイスとして盛んに研究されている。特に、半導体のへテロ接合を利用した高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：Ｈigh Ｅlectron Ｍobility Ｔransistor ）は、６０ＧＨｚを超える帯域で使用できるデバイスとして注目されている。
【０００６】
この高電子移動度トランジスタをフォトダイオードの後段の増幅器として使用することにより、マイクロ波やミリ波帯域の光信号を電気信号に変換できる可能性はある。しかし、伝搬損失が大きな高周波信号を取り扱うためには、フォトダイオードや高電子移動度トランジスタの集積化が必要不可欠である。
【０００７】
集積化の方法としては、フォトダイオードや高電子移動度トランジスタの複数のチップを高精度にアルミナ等の基板に組み付けるハイブリッド方式と、それらのデバイスを同一半導体チップ上に作製するモノリシック方式が考えられる。
【０００８】
ここで、ミリ波の帯域では、チップの組み付けに数ミクロンの組み付け精度が要求され、組み付け頻度が多いハイブリッド方式は実装コストの増加が懸念される。それに対し、モノリシック方式はチップ組付けの頻度が少なく、また線路内波長の低下によるチップサイズの低減も可能である。以上より、フォトダイオードと高電子移動度トランジスタの集積化の方式としては、モノリシック方式が有利であると考えられる。
【０００９】
しかし、バイポーラ動作のフォトダイオードと、電子のみがキャリアとなる高電子移動度トランジスタでは半導体基板構造が異なり、モノリシックに集積することは非常に困難である。
【００１０】
これを解決する手法として、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ  ＨＥＭＴ（Ｈigh Ｅlectron Ｍobility Ｔransistor ）やＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを光変換素子として用いる方法が、ＩＥＥＥ  Ｔransactions on  Ｍicrowave  Ｔheory and Ｔechniques,Ｖｏｌ．ＭＴＴ−３５、Ｎｏ．１２，（１９８７）ｐ．１４４４−１４５５等に報告されている。以下、この文献を文献１という。このように、ＰＮ接合やＰＩＮ接合を用いたフォトダイオードを用いずに、光信号を電気信号に変換することができれば、後段の増幅器等の高周波回路とのモノリシック化も容易になる。
【００１１】
ここで、光ファイバーを用いた光通信には、波長λが６３５ｎｍや８２０ｎｍの可視光領域の光と、波長が１３１０ｎｍや１５５０ｎｍの赤外光領域の光がある。これらの波長の光を半導体層で吸収し検出するためには、これらの波長の光が持つエネルギーよりも光を吸収する半導体層のバンドギャップＥｇの値が小さい必要がある。すなわち、
Ｅｇ＜ｈ［ｃ／λ］
・・・（１）
の関係が成り立つ必要がある。ここで、ｈはプランク定数、ｃは光の速度である。この式より、λ＝６３５ｎｍの光はＥｇ＜１．９５ｅＶの半導体層でしか吸収できず、同様にλ＝８２０ｎｍの光はＥｇ＜１．５１ｅＶ、λ＝１３１０ｎｍの光はＥｇ＜０．９５ｅＶ、λ＝１５５０ｎｍの光はＥｇ＜０．８０ｅＶの半導体層でしか吸収できない。
【００１２】
これらの波長の光のうち、赤外光は光ファイバ材料である石英における伝播損失が小さいことから長距離の大容量通信に用いられている。ここで、前述の光波長と吸収可能なバンドギャップの関係式から、１５５０ｎｍの赤外光を吸収するためには０．８ｅＶより小さなバンドギャップをもつ半導体材料を用いる必要がある。
【００１３】
しかし、前述の文献１にも記載されているこれまで普及してきた高周波トランジスタは、ＧａＡｓを用いたＭＥＳＦＥＴやＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ／ＧａＡｓ  ＨＥＭＴであり、それらの材料のバンドギャップは、ＧａＡｓがＥｇ＝１．４２ｅＶ、Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 ＡｓがＥｇ＝１．８０ｅＶであり、いずれも赤外光の光を吸収することはできない。
【００１４】
これに対し、特開平６−１４０４３５号公報に記載されているＩｎＰ基板上のＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ  pseudomorphic ＨＥＭＴは、Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ（Ｅｇ＝０．７１ｅＶ）とＩｎ0.8 Ｇａ0.2 Ａｓ（Ｅｇ＝０．４８ｅＶ）からなるチャネル層により赤外光を吸収できる可能性を有している。以下、特開平６−１４０４３５号公報を文献２という。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の文献２に記載のＨＥＭＴを構成する材料のうち赤外光を吸収できるのはＩｎＧａＡｓチャネル層のみであるが（ＩｎＰ基板のＥｇ＝１．３５ｅＶ、Ｉｎ0.52Ａｌ0。48Ａｓ電子供給層のＥｇ＝１．５４ｅＶ）、ＩｎＧａＡｓチャネル層は非常に薄く光に対する十分な感度を得ることは困難である。よって、光に対する感度を向上させるために、ＩｎＧａＡｓチャネル層の膜厚を向上させる必要がある。
【００１６】
ところが、ＩｎＧａＡｓの膜厚を単純に増加させると、キャリア電子の分布が深さ方向の広がりを持たないＨＥＭＴの特質を阻害し移動度の低下を招いてしまう。また、光照射によりＩｎＧａＡｓチャネル層における有効質量が大きなホールが多数発生し、これも移動度の阻害要因となる。これらの移動度の低下は、すなわち動作周波数の低下を意味する。
【００１７】
以上のように、ＨＥＭＴを用いて赤外光をミリ波信号に変換するための課題は、ＨＥＭＴの高周波特性を阻害せずに光に対する感度を向上させることである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の高電子移動度光トランジスタは、例えば図１に示すごとく、半導体基板上の電子供給層およびチャネル層を含む半導体層の表面上に形成されたゲート電極を備え、ゲート電極と半導体層のショットキー接合界面の障壁高さが、照射光の波長によって決まるエネルギーよりも低くすることを特徴とし、
これにより照射光によりショットキー接合界面の深い準位に捕獲されていた電子が伝導帯に励起され、ショットキー接合界面の正の電荷が増加する。これは光照射によりゲート電圧が正にバイアスされたことを意味し、ドレイン電流を大きく変化させることができる。
【００１９】
この手段によると、前述の文献１に示す従来のチャネル層の半導体材料のみで光を吸収する場合に比べて、ゲート電圧の変化による高電子移動度トランジスタの高い増幅率を利用することができ、ドレイン電流をより大きく変化させることができる。また、ショットキー接合界面において電子が励起されても、伝導に寄与するホールの発生しないため移動度の低下を伴わない。
【００２０】
このように、高周波特性を阻害せずに光に対する感度を向上させることができることとなる。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の高電子移動度光トランジスタにおいて、半導体基板にＩｎＰを用い、電子供給層がＩｎＡｌＡｓ、チャネル層がＩｎＧａＡｓであることを特徴としている。
【００２１】
このＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ  ＨＥＭＴ構造ではＩｎＡｌＡｓ層にゲート電極がショットキー接合する。これに対し、マイクロ波帯で普及しているＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ  ＨＥＭＴでは、ＡｌＧａＡｓ層に対しゲート電極がショットキー接合する。東芝レビュー，Ｖｏｌ．４７，Ｎｏ．１，ｐ．１５（１９９２）にも記載のとおり、ＡｌＧａＡｓに対するＴｉ等の金属のショットキー接合の障壁高さは０．９〜１．０ｅＶであるのに対し、ＩｎＡｌＡｓの場合は０．５〜０．６２ｅＶの障壁高さとなる。これにより、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ  ＨＥＭＴ構造を用いた場合、より波長が長くエネルギーが低い赤外光で、ショットキー接合界面の探い準位から電子が励起される効果が期待できる。以下、東芝レビュー，Ｖｏｌ．４７，Ｎｏ．１，ｐ．１５（１９９２）を文献３という。
【００２２】
さらに、前述の文献２の解説で前述したとおり、ＩｎＧａＡｓチャネル層は赤外光を吸収することが可能であり、照射光によりチャネル形成された励起子によるドレイン電流の増加効果も併せて期待できる。
【００２３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１，２に記載の高電子移動度光トランジスタにおいて、電子供給層の電子親和力を、前記チャネル層に比べて小さく、かつ、電子供給層が基板に格子整合した場合の電子供給層の電子親和力以上としたことを特徴としている。
【００２４】
これにより、ゲート電極と電子供給層のショットキー接合の障壁高さを更に低くすることができ、更に深い準位からの電子の励起を可能とし、光に対する感度を向上させることができる。また、より波長の長い光にも対応することも可能になる。
【００２５】
たとえば、請求項４に記載したように、請求項１〜３にいずれかに記載の高電子移動度光トランジスタにおけるＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ  ＨＥＭＴ構造では、一般に、ＩｎＰ基板の格子定数５８．６９ｎｍに格子整合するため電子供給層にはＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ（格子定数は５８．６９ｎｍ）が用いられる。ここで、Ｉｎ組成を０．５２よりも大きくすることにより、ＩｎＡｌＡｓ電子供給層の電子親和力は大きくなり、その効果を得ることができる。
【００２６】
また、請求項５に記載のように、請求項１〜４に記載のいずれかに高電子移動度光トランジスタにおいて、ＩｎＰ基板上の、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ  ＨＥＭＴに対し、電子供給層の膜厚を所定の臨界膜厚以下にすることにより、格子不整合による格子欠陥の発生とそれに伴うデバイス特性の劣化を防止することができる。たとえば、エネルギーバランスモデルで計算した臨界膜厚は次の式で決まる。
【００２７】
0004168531.tif 000002
ここで、ｈｃは結晶欠陥を招く臨界膜厚、ｂは転位に働く力、νはポアソン比、ｆは格子不整合率である。図８に、この式により計算した、ＩｎＡｌＡｓのＩｎＰ基板に対する格子整合組成Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓからのズレに伴う臨界膜厚の変化を示す。ＩｎＡｌＡｓ組成を格子整合組成からズラしても、ＩｎＡｌＡｓ電子供給層の膜厚を図８に示した臨界膜厚以下にすることにより、格子欠陥のない良質な半導体層を形成することができる。
【００２８】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の高電子移動度光トランジスタにおいて、電子供給層は、膜厚方向に材料または組成の少なくともいずれか一方を変えることにより、例えば図９に示すごとく、変えない時との電子親和力の差が前記ショットキー接合界面に近づくにつれ徐々に大きくなり、かつ、隣接する前記チャネル層との界面での電子親和力が該チャネル層の電子親和力よりも小さいことを特徴としている。
【００２９】
この構造では、電子供給層における格子定数を基板の格子定数からズラして電子親和力を変化させる場合に、その変化を徐々に行うことにより格子不整合による結晶欠陥の発生とそれに伴うデバイス特性の劣化を防止することができる。また、電子供給層内の組成を変えない時との電子親和力の差を、ショットキー接合界面に近づくにつれ大きくすることにより、ショットキー接合界面でもっとも大きな電子親和力の差が得られ、ショットキー接合界面においてより深い準位からの電子の励起を可能とする。
【００３０】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の高電子移動度光トランジスタにおいて、半導体基板がＩｎＰ基板であり、かつ電子供給層がＩｎＡｌＧａＡｓ、チャネル層がＩｎＧａＡｓからなることを特徴としている。ＩｎＰ基板に格子整合するＩｎ0.53Ｇａ0.48Ａｓの電子親和力は、同じくＩｎＰ基板に格子整合するＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓの電子親和力よりも大きい。よって、ＩｎＡｌＡｓ電子供給層をＩｎＡｌＡｓとＩｎＧａＡｓの混晶であるＩｎＡｌＧａＡｓとすることにより、電子供給層の電子親和力をより大きくすることができる。
【００３１】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１または７に記載の高電子移動度光トランジスタにおいて、ＩｎＡｌＧａＡｓ電子供給層の電子親和力を、ＩｎＧａＡｓチャネル層に比べて小さく、かつ、ＩｎＡｌＧａＡｓ電子供給層がＩｎＰ基板に格子整合した場合の該電子供給層の電子親和力以上としたことを特徴としている。ＩｎＡｌＡｓ電子供給層をＩｎＡｌＧａＡｓとすることにより、半導体基板に対する電子供給層の格子不整合を設けることによる電子供給層の電子親和力の調整幅を広げることができる。
【００３２】
請求項９に記載の発明は、請求項１，７，８のいずれかに記載の高電子移動度光トランジスタにおいて、ＩｎＡｌＧａＡｓよりなる前記電子供給層は、膜厚方向に組成を変えることにより、変えない時との電子親和力の差が、前記ショットキー接合界面に近づくにつれ徐々に大きくなることを特徴としている。
【００３３】
この構造では、ＩｎＡｌＧａＡｓ電子供給層の格子定数変化を徐々に行うことにより格子不整合による結晶欠陥の発生とそれに伴うデバイス特性の劣化を防止することができる。また、電子供給層内の組成を変えない時との電子親和力の差を、ショットキー接合界面に近づくにつれ大きくすることにより、ショットキー接合界面でもっとも大きな電子親和力の差が得られ、ショットキー接合界面においてより深い準位からの電子の励起を可能とする。
【００３４】
請求項１０に記載の高電子移動度光トランジスタは、例えば図１２に示すごとく、ＨＥＭＴ構造において、ゲート電極と接触する半導体層最上部に該電子供給層よりも電子親和力が大きなゲートコンタクト層を有し、ゲート電極と該半導体層のショットキー接合界面の障壁高さが、照射光の波長によって決まるエネルギーよりも低いことを特徴としている。
【００３５】
この高電子移動度光トランジスタにおいても、請求項１の高電子移動度光トランジスタと同様に、高周波特性を阻害せずに光に対する感度を向上させることができるが、この際、ショットキー接合界面の障壁高さを照射光のエネルギーよりも小さくするために、電子供給層とゲート電極の間に電子親和力が大きなゲートコンタクト層を挿入する手法は、電子供給層の電子親和力を直接大きくするのではないため、電子供給層とチャネル層のバンド不連続を十分確保することができる。これは、チャネル層への電子の閉じ込め効果を高めることにより、高いチャネルキャリア濃度と高い移動度を得ることができる。
【００３６】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の高電子移動度光トランジスタにおいて、半導体基板がＩｎＰ基板であり、ゲートコンタクト層がＩｎz Ａｌ(1-z) Ａｓ、電子供給層がＩｎx Ａｌ(1-x) Ａｓ、チャネル層がＩｎＧａＡｓからなり、ゲートコンタクト層のＩｎ組成を表すｚ値が、電子供給層のＩｎ組成を表すｘ値より大きいことを特徴としている。
【００３７】
この構造ではゲートコンタクト層のＩｎ組成を電子供給層のＩｎ組成よりも大きくすることにより、ゲートコンタクト層の電子親和力を大きくすることができる。
【００３８】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０または１１に記載の高電子移動度光トランジスタにおいて、ゲートコンタクト層がＩｎz Ａｌ(1-z) Ａｓ（０．５２＜ｚ＜１）であり、電子供給層がＩｎ0.52Ａl0.48 Ａs であることを特徴としている。
【００３９】
この構造ではゲートコンタクト層のＩｎ組成を電子供給層のＩｎ組成よりも大きくすることにより、ゲートコンタクト層の電子親和力を大きくできるとともに、かつ、電子供給層をＩｎＰ基板に格子整合するＩｎ0.52Ａl0.48 Ａs とすることにより、電子供給層に発生する格子不整合とそれに起因する格子欠陥が発生するのを防止することができる。
【００４０】
請求項１３に記載の発明は、請求項１０〜１２のいずれかに記載の光電子移動度トランジスタにおいて、ゲートコンタクト層の膜厚を、例えば、前述の式（２）で示されるような所定の臨界膜厚以下にすることにより、ゲートコンタクト層と電子供給層の格子不整合に起因する格子欠陥を防止することができ、その格子欠陥によるデバイス特性の劣化を防止できる。
【００４１】
請求項１４に記載の発明は、請求項１０に記載した高電子移動度光トランジスタにおいて、半導体基板がＩｎＰ基板であり、かつゲートコンタクト層がＩｎＧａＡｓ、電子供給層がＩｎＡｌＡｓ、チャネル層がＩｎＧａＡｓからなることを特徴としている。
【００４２】
ゲートコンタクト層にＩｎＡｌＡｓに比べてより大きな電子親和力を得ることができるＩｎＧａＡｓを用いることにより、ゲートショットキー接合界面のより低い障壁高さを実現できる。
【００４３】
請求項１５に記載の発明は、請求項１０に記載の高電子移動度光トランジスタにおいて、半導体基板がＩｎＰ基板であり、ゲートコンタクト層がＩｎＡｌＧａＡｓ、電子供給層がＩｎＡｌＡｓ、チャネル層がＩｎＧａＡｓからなることを特徴としている。
【００４４】
ゲートコンタクト層をＩｎＡｌＧａＡｓ混晶にすることにより、ＩｎＧａＡｓやＩｎＡｌＡｓに比べて広い範囲でゲートコンタクト層の電子親和力を調整することができる。
【００４５】
請求項１６に記載の発明は、請求項１４または１５に記載の高電子移動度光トランジスタにおいて、ゲートコンタクト層の膜厚が、結晶欠陥を招く臨界膜厚、例えば、前述の式（２）で示される所定の臨界膜厚以下であることを特徴としている。これにより、ゲートコンタクト層の格子不整合による結晶欠陥に伴うデバイス特性の劣化を防止することができる。
【００４６】
請求項１７に記載した光電子移動度光トランジスタは、半導体基板上に、不純物をドープした電子供給層と、該電子供給層よりも電子親和力が大きなチャネル層を有し、該電子供給層および該チャネル層を含む半導体層の表面に形成されたゲート電極を備え、該ゲート電極と接触する該半導体層最上部にゲートコンタクト層を有し、該ゲートコンタクト層は、膜厚方向に材料または組成の少なくともいずれか一方を変えることにより、例えば図１５に示すごとく、変えない時との電子親和力の差が該電子供給層から該ゲート電極に近づくにつれ大きくなり、かつ、隣接する電子供給層との界面での電子親和力が電子供給層の電子親和力よりも大きく、ゲート電極と該半導体層のショットキー接合界面の障壁高さが、照射光の波長によって決まるエネルギーよりも低いことを特徴としている。
【００４７】
この高電子移動度光トランジスタにおいても、請求項１の高電子移動度光トランジスタと同様に、高周波特性を阻害せずに光に対する感度を向上させることができることに加え、ゲートコンタクト層内での組成を変えない時との電子親和力の差を均一ではなく徐々に変化させ、かつその変化はショットキー接合界面に向かって電子親和力の差が大きくなるような変化とすることにより、
例えばゲートコンタクト層内の電子親和力の差の変化が格子定数の変化を伴うものである場合に、ゲートコンタクト層の電子供給層に対する格子不整合を低減できるとともに、かつ、ゲート電極と接触部のゲートコンタクト層の電子親和力を大きくすることができる。
【００４８】
請求項１８に記載の発明は、請求項１７に記載の高電子移動度光トランジスタにおいて、半導体基板がＩｎＰ基板であり、ゲートコンタクト層がＩｎz Ａｌ(1-z) Ａｓ、電子供給層がＩｎx Ａｌ(1-x) Ａｓ、チャネル層がＩｎＧａＡｓからなり、ゲートコンタクト層のＩｎ組成を表すｚ値が、電子供給層のＩｎ組成を表すｘ値より大きいことを特徴としている。
【００４９】
電子供給層をＩｎＡｌＡｓ、チャネル層をＩｎＧａＡｓとすることにより、マイクロ波デバイスとして普及しているＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ  ＨＥＭＴに比べ高電子移動度を実現できる。
【００５０】
また、電子供給層をＩｎＡｌＡｓにするとともにＩｎＡｌＡｓをゲートコンタクト層にすることにより、ＩｎとＡｌの組成比でゲートコンタクト層と電子供給層それぞれの電子親和力を所望の値に調整することができる。
【００５１】
また、ＩｎＡｌＡｓゲートコンタクト層がゲート電極と接触するため、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ  ＨＥＭＴにおいてゲート電極が接触するＡｌＧａＡｓに比べて比較的低いショットキー接合の障壁高さを得ることができる（文献３参照）。
【００５２】
請求項１９に記載の発明は、請求項１７または１８に記載した高電子移動度光トランジスタにおいて、ゲートコンタクト層がＩｎz Ａｌ(1-z) Ａｓ（０．５２＜ｚ＜１）であり、電子供給層がＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓであることを特徴としている。
【００５３】
電子供給層をＩｎＰ基板に格子整合するＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓにすることにより、電子供給層とＩｎＰ基板の間に格子不整合とそれに伴う格子欠陥の発生やデバイス特性の低下を防止することができる。
【００５４】
また、ゲートコンタクト層のＩｎ組成ｚを０．５２より大きくすることにより、ゲートコンタクト層の電子親和力を大きくすることができる。
請求項２０に記載の発明は、請求項１７に記載の高電子移動度光トランジスタにおいて、半導体基板がＩｎＰ基板であり、ゲートコンタクト層がＩｎＧａＡｓで、電子供給層がＩｎＡｌＡｓで、チャネル層がＩｎＧａＡｓからなることを特徴としている。
【００５５】
ゲートコンタクト層をＩｎＧａＡｓとすることにより、ゲートコンタクト層をＩｎＡｌＡｓにした場合に比べ、より大きなゲートコンタクト層の電子親和力を実現することができる。
【００５６】
請求項２１に記載の発明は、請求項１７に記載の高電子移動度光トランジスタにおいて、半導体基板がＩｎＰ基板であり、ゲートコンタクト層がＩｎＡｌＧａＡｓで、電子供給層がＩｎＡｌＡｓで、チャネル層がＩｎＧａＡｓからなることを特徴としている。
【００５７】
ゲートコンタクト層をＩｎＡｌＧａＡｓ混晶にすることにより、ＩｎＧａＡｓやＩｎＡｌＡｓに比べて広い範囲でゲートコンタクト層の電子親和力を調整することができる。
【００５８】
請求項２２に記載した高電子移動度光トランジスタは、例えば図１８に示すごとく、半導体基板上に、不純物をドープした電子供給層と、該電子供給層よりも電子親和力が大きなチャネル層を有し、該電子供給層および該チャネル層を含む半導体層の表面に形成されたゲート電極を備えるとともに、該ゲート電極の両側において半導体層表面にオーミック接触したソース電極とドレイン電極を備え、ゲート電極と接触する半導体層最上部に該電子供給層よりも電子親和力が大きなゲートコンタクト層を有し、ゲート電極と半導体層のショットキー接合界面の障壁高さが、照射光の波長によって決まるエネルギーよりも低く、該照射光によりショットキー接合界面の深い準位から伝導帯に電子が励起され、該ショットキー接合界面において正の電荷が増加するとともに、ゲート電極とソース電極の間、およびゲート電極とドレイン電極の間の、少なくとも一方で、ゲートコンタクト層が電気的に分断されていることを特徴としている。
【００５９】
この高電子移動度光トランジスタにおいても、請求項１の高電子移動度光トランジスタと同様に、高周波特性を阻害せずに光に対する感度を向上させることができることに加え、ゲート電極とソース電極間、およびゲート電極とドレイン電極間の、少なくとも一方で、ゲートコンタクト層が電気的に分断されることにより、光照射でゲートコンタクト層に励起されたキャリアがソース・ドレイン間の電気伝導に寄与することを防止することができる。
【００６０】
これにより、キャリアは高電子移動度のチャネル層のみを走行することになり、ゲートコンタクト層の挿入によるデバイスの高速性能の低下を防止することができる。
【００６１】
請求項２３に記載の発明は、請求項２２に記載の高電子移動度光トランジスタにおいて、ゲート電極とソース電極間と、ゲート電極とドレイン電極間の、少なくとも一方の電極間の半導体層表面に電子供給層に達する溝（例えば図１８のエッチング溝１０１３）を有することを特徴としている。
【００６２】
よって、溝によりゲートコンタクト層を電気的に切断することにより、エッチング等の方法により比較的容易に、また、ほぼ完全に、ゲートコンタクト層を電気的に分断することができる。
【００６３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、この発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。
【００６４】
図１に、本実施の形態における高電子移動度光トランジスタの断面模式図を示す。
半絶縁性のＩｎＰ等の半導体基板１０１上に、アンドープＩｎＡｌＡｓ等のバッファ層１０２、アンドープＩｎＧａＡｓ等のチャネル層１０３、ＩｎＡｌＡｓ等の電子供給層１０４が順に形成されている。ＩｎＡｌＡｓ等の電子供給層１０４においては、その一部にｎ型不純物がドーピングされたドーピング層１０５が形成されている。図１ではドーピング層１０５として、Ｓｉ等のｎ型不純物がδドープされたδドープ層を示す。さらに、電子供給層１０４の上にはオーミックコンタクト層１０６が形成され、オーミックコンタクト層１０６は、高濃度にＳｉ等のｎ型不純物がドーピングされたＩｎＧａＡｓ等からなる。
【００６５】
また、電子供給層１０４上には、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ等の電極からなるゲート電極１０７がメタルリフトオフ等の方法により形成されている。このように、ゲート電極１０７は電子供給層１０４およびチャネル層１０３を含む半導体層の表面に形成されている。また、Ｔｉ等のゲート電極１０７の最下層電極は電子供給層１０４に対してショットキー接触している。
【００６６】
ゲート電極１０７の両側において、ソース電極１０８とドレイン電極１０９がオーミックコンタクト層１０６を介して電子供給層１０４とチャネル層１０３に対してオーミック接触している。
【００６７】
バッファ層１０２、チャネル層１０３、電子供給層１０４、オーミックコンタクト層１０６は、基板１０１上に、順次、ＭＢＥやＭＯＶＰＥ等の方法でエピタキシャル成長により形成したものである。
【００６８】
また、ゲート電極１０７の両側において、電子供給層１０４やオーミックコンタクト層１０６の露出部は絶縁膜１１０にて覆われている。
図２に、図１のＡ−Ａ’断面におけるゲート電極１０７からバッファ層１０２までの深さ方向のバンド図を示す。図中、上部に伝導帯２０１を、また下方に価電子帯２０２を、その間にフェルミ準位２０３を示している。
【００６９】
電子供給層１０４とチャネル層１０３はへテロ接合界面を形成しており、かつへテロ接合部においてチャネル層１０３の電子親和力χ１は電子供給層１０４の電子親和力χ２よりも大きく、電子供給層１０４のδドープ層１０５により発生したキャリア電子２０４はチャネル層１０３に蓄積されている。
【００７０】
このキャリア電子２０４はソース電極１０８とドレイン電極１０９間に電圧を付加することにより、チャネル層１０３中を走行する。そして、このゲート電圧によりチャネル層１０３の電位を変化させ、ソース・ドレイン間電流を制御できる。
【００７１】
このような高電子移動度トランジスタでは、チャネル層１０３に不純物をドープしないため、キャリア電子２０４が不純物散乱の影響を受けない特徴を持ち、それによりキャリア電子２０４の高移動度と高速トランジスタ動作を得ることができる。
【００７２】
ここで、この高電子移動度光トランジスタに光照射した場合のトランジスタ動作の変化を考えてみる。例えば、マイクロ波帯で普及しているＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ  ＨＥＭＴに、波長６３５ｎｍ（エネルギー１．９５ｅＶ）の光を照射した場合、Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ電子供給層（バンドギャップ１．８ｅＶ）とＧａＡｓ（バンドギャップ１．４２ｅＶ）いずれでも光を吸収し、光吸収により発生した励起子によりキャリア電子２０４、即ちドレイン電流が増加する。
【００７３】
しかし、波長１３１０ｎｍ（エネルギー０．９５ｅＶ）、１５５０ｎｍ（エネルギー０．８０ｅＶ）の赤外光を前述のＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ  ＨＥＭＴに照射しても、照射光のエネルギーがＡｌＧａＡｓやＧａＡｓのエネルギーよりも小さく光を吸収することができない。
【００７４】
ここで、照射光に対する大きな光感度を得るためには、トランジスタの増幅効果を利用できる観点から光照射によりゲートポテンシャルを変化させることが有効である。
【００７５】
本実施の形態では、ゲートポテンシャルを変化させるべく、ゲートショットキー接合界面の障壁高さを照射光の波長によって決まるエネルギーよりも低くしている。例えば、前述の文献３によると、ＡｌＧａＡｓに対するＴｉ等の金属のショットキー接合の障壁高さは０．９〜１．０ｅＶであるのに対し、ＩｎＡｌＡｓの場合は０．５〜０．６２ｅＶの障壁高さとなる。よって、電子供給層１０４にＡｌＧａＡｓに代えてＩｎＡｌＡｓを用いることにより、ショットキー接合界面の障壁高さを赤外光のエネルギーよりも小さくできる。一般には、金属の電子親和力に対し金属に接触する半導体の電子親和力を大きくすることにより障壁高さを小さくすることができる。また、ＩｎＡｌＡｓの場合は、ショットキー接合界面の界面準位によるピンニング効果により障壁高さが低くなっている効果も影響している。
【００７６】
図２に示すように、照射光のエネルギーに対し障壁高さを小さくすることにより、ショットキー接合界面のフェルミ準位よりも深い準位に捕獲された電子が伝導帯２０１に励起され、励起電子２０５となる。励起電子２０５が抜けることにより、ショットキー接合界面には正の固定電荷２０６が形成される。固定電荷２０６によりゲート界面のポテンシャルは正に（図中では下方）変化し、その結果、キャリア電子２０４すなわちドレイン電流が増加する。
【００７７】
さらに、図３（図１のＢ−Ｂ’断面でのバンド図）に示すように、電子供給層１０４の絶縁膜１１０との界面部分にも界面ポテンシャルが形成されている。そこでも、ショットキー界面と同様の効果により、光の照射により界面ポテンシャルが正にバイアスされ、キャリア電子２０４すなわちドレイン電流が増加する。
【００７８】
このように、本実施の形態は下記の特徴を有する。
（イ）ゲート電極１０７と半導体層のショットキー接合界面の障壁高さを、照射光の波長によって決まるエネルギーよりも低くして、照射光によりショットキー接合界面の深い準位から伝導帯に電子が励起され、ショットキー接合界面において正の電荷が増加するようにしたので、光照射によりゲート電圧が正にバイアスされ、ドレイン電流を大きく変化させることができる。このようにして、前述の文献１に示す従来のチャネル層の半導体材料のみで光を吸収する場合に比べて、ゲート電圧の変化による高電子移動度トランジスタの高い増幅率を利用することができ、ドレイン電流をより大きく変化させることができる。また、ショットキー接合界面において電子が励起されても、伝導に寄与するホールの発生しないため移動度の低下を伴わない。このように、高周波特性を阻害せずに光に対する感度を向上させることができる。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００７９】
第１の実施の形態において、図１の電子供給層１０４にＩｎＡｌＡｓを用いた高電子移動度トランジスタとしては、前述の文献２に示したＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ  ＨＥＭＴがある。以下に、文献２に示されたＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ  ＨＥＭＴ構造を例にとり、ゲートショットキー接合界面の障壁高さをコントロールする方法を示す。
【００８０】
また、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ  ＨＥＭＴであっても、以下の方法を適用することにより、ゲートショットキー界面で赤外光のような低エネルギーの光を吸収し、光に対する高感度を有する高電子移動度光トランジスタを実現することができる。
【００８１】
図４に、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ  ＨＥＭＴの断面構造図を示す。また、図５には図４のＣ−Ｃ’断面での深さ方向バンド図を、図６には図４のＤ−Ｄ’断面での深さ方向バンド図を示す。
【００８２】
図４において、半絶縁性ＩｎＰ等の半導体基板３０１上に、ｉ−Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓバッファ層３０２（厚さｔ＝１００ｎｍ）、ｉ−Ｉｎ0.8 Ｇａ0.2 Ａｓチャネル層３０３（ｔ＝１６ｎｍ）、ｉ−Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓスペーサ層３０４（ｔ＝４ｎｍ）、ｉ−Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ電子供給層３０５（ｔ＝２５ｎｍ）およびｎ−Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓオーミックコンタクト層３０７（ｔ＝２０ｎｍ）が、順次、エピタキシャル成長により積層されている。電子供給層３０５には、下から５ｎｍの位置にＳｉがδドープされたδドープ層３０６を有する。
【００８３】
そして、ゲート電極３０８の部分のオーミックコンタクト層３０７はリセスエッチングにより除去され、ゲート電極３０８は電子供給層３０５に接触している。また、ソース電極３０９とドレイン電極３１０は、オーミックコンタクト層３０７と電子供給層３０５を介してキャリア電子が走行するスペーサ層３０４及びチャネル層３０３にオーミックコンタクトしている。また、ゲート電極３０８の両側において、電子供給層３０５やオーミックコンタクト層３０７の露出部は絶縁膜３１１にて覆われている。
【００８４】
この構造によると、図５に示すように、電子供給層３０５におけるδドープ層３０６の部分から供給されたキャリア電子５０４はチャネル層３０３とスペーサ層３０４に蓄積され、ソース・ドレイン間のバイアスによりチャネル層３０３とスペーサ層３０４を走行する。
【００８５】
このＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ  ＨＥＭＴでは、ゲート電極３０８がショットキー接触する電子供給層３０５がＩｎＡｌＡｓであるため、低いショットキー障壁高さが得やすいことは前述した通りである。ここで、本例では、図４のゲート電極３０８の形成工程において、クエン酸＋過酸化水素水＋アンモニアの水溶液により、ゲート電極３０８の形成前のオーミックコンタクト層３０７をリセスエッチングし、その後に、表面の酸化膜を除去すべくクエン酸水溶液による処理を行い、その後、ゲート電極３０８を真空蒸着とメタルリフトオフにより形成した。このようにして製造した高電子移動度光トランジスタにおいては、約０．６ｅＶの障壁高さを得ることができた。この障壁高さは１５５０ｎｍ赤外光のエネルギー０．８ｅＶよりも低く、光をショットキー界面で吸収することが可能である。
【００８６】
この構造のＨＥＭＴに光を照射した場合の動作を、図５により説明する。作製したＨＥＭＴのゲートショットキーの障壁高さは０．６ｅＶなので、赤外光の照射によってショットキー界面のフェルミ準位５０３よりも深い準位に捕獲された電子が伝導帯５０１に励起され、励起電子５０５となる。励起電子５０５が抜けることにより、界面には正の固定電荷５０６が形成される。固定電荷５０６によりゲート界面のポテンシャルは正に変化し、その結果、キャリア電子５０４すなわちドレイン電流が増加する。
【００８７】
またそれに加えて、このＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ  ＨＥＭＴでは、ｉ−Ｉｎ0.8 Ｇａ0.2 Ａｓチャネル層３０３のバンドギャッブが０．４８ｅＶであるため、チャネル層３０３でも赤外光が吸収される。チャネル層３０３の光吸収によりチャネル層３０３に発生した励起電子５０８と励起正孔５０７は、ソース・ドレイン間バイアスによりチャネル層３０３とスペーサ層３０４を走行し、ドレイン電流の増加をもたらす。
【００８８】
図６においても図５と同様の効果により、光照射によりドレイン電流の増加をもたらすことができる。
なお、本ＨＥＭＴの作製工程では、ゲート電極３０８の形成前にクエン酸水溶液による酸化膜の除去処理を行ったが、一般的にもクエン酸やフッ酸水溶液を用いた酸化膜除去工程が行われている。これは、ゲートショットキー界面の酸化膜による界面準位密度の増加と、それに伴う障壁高さの低下を防止するためである。
【００８９】
ここで、ゲート電極３０８の形成前に酸化膜の除去工程を行わないことにより、ショットキー障壁高さを更に低下させることが可能である。つまり、図７（図４のＹ部を拡大したもの）に示すように、ゲート電極３０８の形成工程において、クエン酸＋過酸化水素水＋アンモニアの水溶液により、ゲート電極３０８の形成前のオーミックコンタクト層３０７をエッチングしてリセス３１２を形成し、その後、表面の酸化膜３１３を残したままゲート電極３０８を真空蒸着とメタルリフトオフにより形成すると、ショットキー障壁高さを更に低下させることができる。
【００９０】
また、ゲート電極３０８の形成後に、加熱処理をすることにより、ショットキー界面におけるゲート電極材料と半導体材料が相互拡散し、同じく障壁高さを低下させることが可能である。
【００９１】
一方、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ  ＨＥＭＴの光感度を更に向上すべく、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ  ＨＥＭＴの高感度化の方法として、光を吸収するチャネル層３０３の膜厚を更に大きくすると、チャネル層３０３による光吸収は電子とともに正孔の発生量も増加し、電子に比べて極端に移動度が低い正孔のチャネル層での発生量の増加は、高電子移動度光トランジスタの高周波特性を阻害してしまう。
【００９２】
この点に関しても、ゲート電極３０８にショットキー接触する半導体の電子親和力を大きくしてゲートショットキーの障壁高さを低くする方法、つまり、フェルミレベルより深い準位から励起される電子とそれに伴う界面の固定電荷を増やす方法は、キャリアとなる正孔の発生量の増加を伴わないため高周波特性を阻害することはない。また、ゲートポテンシャルを変化させるこの方法は、トランジスタの増幅効果を利用できるため、大きな感度向上が見込める。よって、この手法は、チャネル層３０３で赤外光を吸収する必要がないためＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ  ＨＥＭＴにも適用することができる。
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態を、第２の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００９３】
本実施の形態においては、前述の第２の実施の形態に対し更なる光感度の向上を図っている。以下、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ  ＨＥＭＴに適用した場合について述べる。
【００９４】
第２の実施の形態においては、図４の電子供給層３０５の組成を半絶縁性ＩｎＰ基板（格子定数５８．６９ｎｍ）に格子整合したＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ（格子定数５８．６９ｎｍ）を用いたが、Ｉｎ組成を大きくすることによりＩｎＡｌＡｓの電子親和力を大きくしている。つまり、電子供給層３０５の組成をＩｎx Ａｌ(1-x) Ａｓで表したとき、ｘ値を「０．５２」より大きくすることにより（正確には０．５２≦ｘ＜１）、ＩｎＡｌＡｓ電子供給層３０５の電子親和力を大きくしている。これにより、ゲートショットキー接合界面の障壁高さを更に低下させ、図５のフェルミ準位５０３以下の深い準位からの光照射による励起電子５０５を増加させることができる。励起電子５０５が増加すると界面の正の固定電荷量が増加し、その結果、ゲートポテンシャルが正にシフトして光照射によるドレイン電流の増加量を増やすことができる。このように、更に深い準位からの電子の励起を可能とし、光に対する感度を向上させることができる。
【００９５】
また、この時のＩｎＡｌＡｓ電子供給層３０５は、ＩｎＰ基板に対して格子不整合を有している。よって、その時のＩｎＡｌＡｓの組成に応じて、格子欠陥が発生しない臨界膜厚以下に電子供給層３０５の膜厚を保つようにしている。例えば、エネルギーバランスモデルで計算した臨界膜厚は、前述の式（２）で与えられ、この式で計算したＩｎＰに対する格子定数の格子不整合に伴う臨界膜厚の変化を図８に示す。例えば、格子定数からのズレ量が−０．０１ｎｍならば、膜厚を３０ｎｍ以下にしている。このように、電子供給層３０５の膜厚を結晶欠陥を招く臨界膜厚以下にすることにより、格子不整合による格子欠陥の発生とそれに伴うデバイス特性の劣化を防止することができる。
【００９６】
なお、電子供給層３０５の電子親和力を大きくする方法として、ＩｎＡｌＡｓ電子供給層３０５をＩｎＡｌＧａＡｓに変更してもよい。つまり、ＩｎＡｌＡｓにＩｎＧａＡｓを加えた４元混晶とする。ここで、ＩｎＰ基板に格子整合するＩｎ0.53Ｇａ0.48Ａｓの電子親和力は、同じくＩｎＰ基板に格子整合するＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓの電子親和力よりも大きい。よって、ＩｎＡｌＡｓ電子供給層３０５をＩｎＡｌＡｓとＩｎＧａＡｓの混晶であるＩｎＡｌＧａＡｓとすることにより、電子供給層３０５の電子親和力をより大きくすることができる。このＩｎＡｌＧａＡｓ電子供給層の場合もＩｎＡｌＡｓの場合と同様に、膜厚を格子欠陥が発生しない臨界膜厚以下に保つようにする。
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態を、第３の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００９７】
図９および図１０を用いて、第４の実施の形態を説明する。本実施の形態の電子供給層３０５は、膜厚方向に材料または組成の少なくともいずれか一方を変えることにより、変えない時との電子親和力の差ΔＥ１を、ゲート電極３０８および絶縁膜３１１に近づくにつれて徐々に大きくしている。具体的には、図１１に示すように、電子供給層３０５の組成をＩｎx Ａｌ(1-x) Ａｓで表現したときのｘ値を、大きな電子親和力が必要なゲートショットキー界面に向けて徐々に増加させている。また、図９に示すように、スペーサ層３０４を介して隣接するチャネル層３０３との界面での電子親和力χ３を、チャネル層３０３の電子親和力χ４より小さくしている。
【００９８】
つまり、第３の実施の形態においては、電子供給層３０５の電子親和力を大きくすべく、Ｉｎ0.52Ａｌ0.48ＡｓのＩｎ組成を大きくしたが（電子供給層３０５の格子定数を基板３０１の格子定数からズラしたが）、しかしそれには格子不整合の増加を伴い、電子供給層３０５の膜厚を臨界膜厚以下に保つ必要があった。これに対し、本実施の形態では、大きな電子親和力が必要なゲートショットキー接合界面に向けて徐々にＩｎ組成を増加させるため、電子供給層全体のＩｎ組成を増加させる場合に比べて、格子不整合に伴う欠陥の発生を防止することができるとともにそれに伴うデバイス特性の劣化を防止できる。そのため、電子供給層３０５の膜厚の自由度が大きくなり、デバイス特性に応じた電子供給層３０５の膜厚設計が可能となる。また、図９からも分かるように、電子供給層３０５内の組成を変えない時との電子親和力の差ΔＥ１を、ショットキー接合界面に近づくにつれ大きくすることにより、ショットキー接合界面でもっとも大きな電子親和力の差ΔＥ１が得られ、ショットキー接合界面においてより深い準位からの電子の励起を行うことができる。
【００９９】
なお、膜厚方向に材料を変える場合の例としては、ＩｎＡｌＡｓ層の上にＩｎＧａＡｓ層を積層する場合を挙げることができる。また、膜厚方向に材料と組成の両方を変えることもできる。
【０１００】
本例の手法は第３の実施の形態で述べたＩｎＡｌＧａＡｓ電子供給層の場合にも適用できる。また、この場合、ＩｎＡｌＧａＡｓ電子供給層を、膜厚方向に組成を変えることにより、変えない時との電子親和力の差が、ショットキー接合界面に近づくにつれ徐々に大きくなるようにすると、格子不整合による結晶欠陥の発生とそれに伴うデバイス特性の劣化を防止することができ、また、ショットキー接合界面でもっとも大きな電子親和力の差が得られ、ショットキー接合界面においてより深い準位からの電子の励起を行うことができる。尚、ＩｎＡｌＧａＡｓ電子供給層を用いる場合、その電子親和力を、ＩｎＧａＡｓチャネル層３０３に比べて小さく、かつ、ＩｎＡｌＧａＡｓ電子供給層がＩｎＰ基板に格子整合した場合の電子供給層の電子親和力以上とする。このようにＩｎＡｌＡｓ電子供給層をＩｎＡｌＧａＡｓとすることにより、半導体基板３０１に対する電子供給層３０５の格子不整合を設けることによる電子供給層３０５の電子親和力の調整幅を広げることができる。
（第５の実施の形態）
次に、第５の実施の形態を、第２の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【０１０１】
第５の実施の形態を、図１２の高電子移動度光トランジスタの断面模式図と、図１２のＥ−Ｅ’断面の深さ方向バンドである図１３と、図１２のＦ−Ｆ’断面の深さ方向バンドである図１４を用いて説明する。
【０１０２】
図４に代わる図１２がおいて、図４の半導体基板３０１が符号４０１にて、バッファ層３０２が符号４０２にて、チャネル層３０３が符号４０３にて、スペーサ３０４が符号４０４にて、電子供給層３０５が符号４０５にて、δドープ層３０６が符号４０６にて、オーミックコンタクト層３０７が符号４０８にて、ゲート電極３０８が符号４０９にて、ソース電極３０９が符号４１０にて、ドレイン電極３１０が符号４１１にて、絶縁膜３１１が符号４１２にて、それぞれ、表されている。このように、半導体基板４０１上に、不純物をドープした電子供給層４０５と、電子供給層４０５よりも電子親和力が大きなチャネル層４０３を有し（図１３において、χ１１＞χ１０）、電子供給層４０５およびチャネル層４０３を含む半導体層の表面に形成されたゲート電極４０９を備えている。
【０１０３】
さらに、本実施形態では、電子供給層４０５の上部にゲートコンタクト層４０７が挿入されており、ゲート電極４０９はゲートコンタクト層４０７にショットキー接触している。
【０１０４】
ここで、図１３において、ゲートコンタクト層４０７と電子供給層４０５の界面において、ゲートコンタクト層４０７の電子親和力χ１２は電子供給層４０５の電子親和力χ１０よりも大きくなっている。つまり、本実施の形態でも、ゲートショットキー界面における光吸収を利用するものであり、ゲートショットキー接合界面の障壁高さが、照射光の波長によって決まるエネルギーよりも低く、これに加え、本実施形態においては、電子供給層全体の電子親和力を変化させるのではなく、ゲート電極４０９と、基板４０１に格子整合した電子供給層４０５の間に、電子親和力が大きなゲートコンタクト層４０７を挿入している。
【０１０５】
ここでの障壁高さを低下するために電子親和力を大きくする必要がある半導体領域は非常に薄くできる。詳しくは、格子不整合を有するゲートコンタクト層４０７の膜厚を薄くできる。言い換えると、ゲート電極４０９に接触するゲートコンタクト層４０７のＩｎ組成をより大きくでき、障壁高さをより小さく調整することが可能になる。
【０１０６】
例えば、半導体基板４０１がＩｎＰ基板であり、ゲートコンタクト層４０７がＩｎz Ａｌ(1-z) Ａｓ、電子供給層４０５がＩｎx Ａｌ(1-x) Ａｓ、チャネル層４０３がＩｎＧａＡｓからなり、ゲートコンタクト層４０７のＩｎ組成を表すｚ値が、電子供給層４０５のＩｎ組成を表すｘ値より大きくすることにより（ゲートコンタクト層のＩｎ組成を電子供給層のＩｎ組成よりも大きくすることにより）、ゲートコンタクト層４０７の電子親和力を大きくしてショットキー障壁高さを低くできる。特に、電子供給層４０５としてＩｎＰ基板４０１に格子整合したＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓを用い、ＩｎＡｌＡｓゲートコンタクト層４０７のＩｎ組成を０．５２より大きくすることにより、つまり、ゲートコンタクト層４０７がＩｎz Ａｌ(1-z) Ａｓ（０．５２＜ｚ＜１）であり、電子供給層４０５がＩｎ0.52Ａl0.48 Ａs であると、ゲートコンタクト層４０７のＩｎ組成を電子供給層４０５のＩｎ組成よりも大きくすることにより、ゲートコンタクト層４０７の電子親和力を大きくできるとともに、かつ、電子供給層４０５をＩｎＰ基板に格子整合するＩｎ0.52Ａl0.48 Ａs とすることにより、電子供給層４０５に発生する格子不整合とそれに起因する格子欠陥が発生するのを防止することができる。
【０１０７】
このように、ショットキー接合界面の障壁高さを照射光のエネルギーよりも小さくするために、電子供給層４０５とゲート電極４０９の間に電子親和力が大きなゲートコンタクト層４０７を挿入する手法は、電子供給層４０５の電子親和力を直接大きくするのではないため、電子供給層４０５とチャネル層４０３のバンド不連続を十分確保することができる。これは、チャネル層４０３への電子の閉じ込め効果を高めることにより、高いチャネルキャリア濃度と高い移動度を得ることができることを意味する。
【０１０８】
ここで、ゲートコンタクト層４０７を用いた場合において、ゲートコンタクト層４０７の膜厚を、所定の臨界膜厚以下にすることにより、ゲートコンタクト層４０７と電子供給層４０５の格子不整合に起因する格子欠陥を防止することができ、その格子欠陥によるデバイス特性の劣化を防止できる。また、半導体基板４０１がＩｎＰ基板であり、かつゲートコンタクト層４０７がＩｎＧａＡｓ、電子供給層４０５がＩｎＡｌＡｓ、チャネル層４０３がＩｎＧａＡｓからなるものとすると、ゲートコンタクト層４０７にＩｎＡｌＡｓを用いた場合に比べてより大きな電子親和力を得ることができ、ゲートショットキー接合界面のより低い障壁高さを実現できる。あるいは、半導体基板４０１がＩｎＰ基板であり、ゲートコンタクト層４０７がＩｎＡｌＧａＡｓ、電子供給層４０５がＩｎＡｌＡｓ、チャネル層４０３がＩｎＧａＡｓからなるものとすると、ゲートコンタクト層４０７をＩｎＡｌＧａＡｓ混晶にすることにより、ＩｎＧａＡｓやＩｎＡｌＡｓに比べて広い範囲でゲートコンタクト層４０７の電子親和力を調整することができる。
【０１０９】
このように、ゲートコンタクト層４０７にＩｎＡｌＧａＡｓやＩｎＧａＡｓを用いることにより、電子親和力の増加とそれに伴うショットキー障壁の低下を実現させることができる。
（第６の実施の形態）
次に、第６の実施の形態を、第５の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【０１１０】
図１５と図１６を用いて第６の実施の形態を説明する。第４の実施の形態において説明したのと同様の手法にて、ゲートコンタクト層４０７に対し、膜厚方向に材料または組成の少なくともいずれか一方を変えることにより、変えない時との電子親和力の差ΔＥ２を、ゲート電極４０９および絶縁膜４１２に近づくにつれて徐々に大きくしている。具体的には、図１７に示すように、ゲートコンタクト層４０７の組成をＩｎz Ａｌ(1-z) Ａｓで表現したときのｚ値（Ｉｎ組成）を、大きな電子親和力が必要なゲートショットキー界面に向けて徐々に増加させる。
【０１１１】
この材料および組成に関して詳述すると、半導体基板４０１がＩｎＰ基板であり、ゲートコンタクト層４０７がＩｎz Ａｌ(1-z) Ａｓ、電子供給層４０５がＩｎx Ａｌ(1-x) Ａｓ、チャネル層４０３がＩｎＧａＡｓからなり、ゲートコンタクト層４０７のＩｎ組成を表すｚ値を、電子供給層４０５のＩｎ組成を表すｘ値より大きくすると、つまり、電子供給層４０５をＩｎＡｌＡｓ、チャネル層４０３をＩｎＧａＡｓとすると、マイクロ波デバイスとして普及しているＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ  ＨＥＭＴに比べ高電子移動度を実現できる。このとき、電子供給層４０５をＩｎＡｌＡｓにするとともにＩｎＡｌＡｓをゲートコンタクト層４０７にすることにより、ＩｎとＡｌの組成比でゲートコンタクト層４０７と電子供給層４０５それぞれの電子親和力を所望の値に調整することができる。さらに、ＩｎＡｌＡｓゲートコンタクト層４０７がゲート電極４０９と接触するため、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ  ＨＥＭＴにおいてゲート電極が接触するＡｌＧａＡｓに比べて比較的低いショットキー接合の障壁高さを得ることができる。また、ゲートコンタクト層４０７がＩｎz Ａｌ(1-z) Ａｓ（０．５２＜ｚ＜１）であり、電子供給層４０５がＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓであると、つまり、電子供給層４０５をＩｎＰ基板に格子整合するＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓにすることにより、電子供給層４０５とＩｎＰ基板の間に格子不整合とそれに伴う格子欠陥の発生やデバイス特性の低下を防止することができ、また、ゲートコンタクト層４０７のＩｎ組成ｚを０．５２より大きくすることにより、ゲートコンタクト層４０７の電子親和力を大きくすることができる。
【０１１２】
また、図１５に示すごとく、ゲートコンタクト層４０７は、隣接する電子供給層４０５との界面での電子親和力χ５が電子供給層４０５の電子親和力χ６よりも大きくなっている。
【０１１３】
このように、本実施の形態は下記の特徴を有する。
（イ）ゲート電極４０９と接触する半導体層最上部にゲートコンタクト層４０７を有し、ゲートコンタクト層４０７は、膜厚方向に材料または組成の少なくともいずれか一方を変えることにより、図１５に示すように、変えない時との電子親和力の差ΔＥ２が電子供給層４０５からゲート電極４０９に近づくにつれ大きくなり、かつ、隣接する電子供給層４０５との界面での電子親和力χ５が電子供給層４０５の電子親和力χ６よりも大きく、さらに、ゲート電極４０９と半導体層のショットキー接合界面の障壁高さが、照射光の波長によって決まるエネルギーよりも低くしているので、高周波特性を阻害せずに光に対する感度を向上させることができることに加え、ゲートコンタクト層４０７内での組成を変えない時との電子親和力の差ΔＥ２を均一ではなく徐々に変化させ、かつその変化はショットキー接合界面に向かって電子親和力の差ΔＥ２が大きくなるような変化とすることにより、ゲートコンタクト層４０７内の電子親和力の差ΔＥ２の変化が格子定数の変化を伴うものである場合に、ゲートコンタクト層４０７の電子供給層４０５に対する格子不整合を低減できるとともに、かつ、ゲート電極４０９と接触部のゲートコンタクト層４０７の電子親和力を大きくすることができる。
【０１１４】
なお、本例においても、半導体基板４０１がＩｎＰ基板であり、ゲートコンタクト層４０７がＩｎＧａＡｓで、電子供給層４０５がＩｎＡｌＡｓで、チャネル層４０３がＩｎＧａＡｓからなるものとすることにより（ゲートコンタクト層４０７をＩｎＧａＡｓとすることにより）、ゲートコンタクト層４０７をＩｎＡｌＡｓにした場合に比べ、より大きなゲートコンタクト層４０７の電子親和力を得ることができる。あるいは、半導体基板４０１がＩｎＰ基板であり、ゲートコンタクト層４０７がＩｎＡｌＧａＡｓで、電子供給層４０５がＩｎＡｌＡｓで、チャネル層４０３がＩｎＧａＡｓからなるものとすることにより（ゲートコンタクト層４０７をＩｎＡｌＧａＡｓ混晶にすることにより）、ＩｎＧａＡｓやＩｎＡｌＡｓに比べて広い範囲でゲートコンタクト層４０７の電子親和力を調整することができる。
（第７の実施の形態）
次に、第７の実施の形態を、第５の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【０１１５】
図１８に、第７の実施の形態における高電子移動度光トランジスタの断面模式図を示す。
図１２に代わる図１８がおいて、図１２の半導体基板４０１が符号１００１にて、バッファ層４０２が符号１００２にて、チャネル層４０３が符号１００３にて、スペーサ層４０４が符号１００４にて、電子供給層４０５が符号１００５にて、δドープ層４０６が符号１００６にて、ゲートコンタクト層４０７が符号１００７にて、オーミックコンタクト層４０８が符号１００８にて、ゲート電極４０９が符号１００９にて、ソース電極４１０が符号１０１０にて、ドレイン電極４１１が符号１０１１にて、絶縁膜４１２が符号１０１２にて、それぞれ、表されている。
【０１１６】
さらに、本実施の形態においては、ゲート電極１００９とソース電極１０１０の間、およびゲート電極１００９とドレイン電極１０１１の間に、電子供給層１００５に達するエッチング溝１０１３が設けられている。
【０１１７】
これまで述べた方法により、ゲートコンタクト層１００７の電子親和力を大きくしてゲートコンタクト層１００７に発生する励起電子が増えてくると、ソース・ドレイン電極のバイアス電圧による励起電子がチャネル層１００３に比べて低移動度のゲートコンタクト層１００７を走行し、ソース・ドレイン間の電気伝導に影響を及ぼす可能性が出てくる。
【０１１８】
そこで、本実施の形態のように、ソース・ドレイン間でゲートコンタクト層１００７を電気的に分離することにより、励起電子が低移動度のゲートコンタクト層１００７を走行し、デバイスの高周波特性に悪影響を及ぼすのを防止することができる。また、ゲートコンタクト層１００７で発生した励起電子はチャネル層１００３に供給され、高電子移動度のチャネル層１００３を走行するため、高周波特性を阻害せずに光照射によるドレイン電流の増加量を大きくすることができる。
【０１１９】
なお、エッチング溝１０１３は、ゲート電極１００９とソース電極１０１０の間、ゲート電極１００９とドレイン電極１０１１の間のいずれか一方にのみ設けてもよい。
【０１２０】
このように、本実施の形態は下記の特徴を有する。
（イ）ゲート電極１００９とソース電極１０１０間と、ゲート電極１００９とドレイン電極１０１１間の、少なくとも一方の電極間の半導体層表面に電子供給層１００５に達するエッチング溝１０１３を設けることにより、ゲートコンタクト層１００７に対し、ゲート電極１００９とソース電極１０１０の間、およびゲート電極１００９とドレイン電極１０１１の間の、少なくとも一方で、電気的に分断した。よって、高周波特性を阻害せずに光に対する感度を向上させることができることに加え、ゲート電極１００９とソース電極１０１０間、およびゲート電極１００９とドレイン電極１０１１間の、少なくとも一方で、ゲートコンタクト層１００７が電気的に分断されることにより、光照射でゲートコンタクト層１００７に励起されたキャリアがソース・ドレイン間の電気伝導に寄与することを防止することができ、これにより、キャリアは高電子移動度のチャネル層１００３のみを走行することになり、ゲートコンタクト層１００７の挿入によるデバイスの高速性能の低下を防止することができる。また、エッチング溝１０１３によりゲートコンタクト層１００７を電気的に切断することにより、エッチング等の方法により比較的容易に、また、ほぼ完全に、ゲートコンタクト層１００７を電気的に分断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の実施の形態における高電子移動度光トランジスタの断面模式図。
【図２】  図１のＡ−Ａ’断面における深さ方向のバンド図。
【図３】  図１のＢ−Ｂ’断面における深さ方向のバンド図。
【図４】  第２の実施の形態におけるＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ  ＨＥＭＴの断面構造図。
【図５】  図１のＣ−Ｃ’断面における深さ方向のバンド図。
【図６】  図１のＤ−Ｄ’断面における深さ方向のバンド図。
【図７】  トランジタの要部拡大図。
【図８】  第３の実施の形態を説明するための臨界膜厚を示す図。
【図９】  第４の実施の形態における深さ方向のバンド図。
【図１０】  第４の実施の形態における深さ方向のバンド図。
【図１１】  組成の分布を説明するための図。
【図１２】  第５の実施の形態における高電子移動度光トランジスタの断面模式図。
【図１３】  図１２のＥ−Ｅ’断面における深さ方向のバンド図。
【図１４】  図１２のＦ−Ｆ’断面における深さ方向のバンド図。
【図１５】  第６の実施の形態における深さ方向のバンド図。
【図１６】  第６の実施の形態における深さ方向のバンド図。
【図１７】  組成の分布を説明するための図。
【図１８】  第７の実施の形態における高電子移動度光トランジスタの断面模式図。
【符号の説明】
１０１…半導体基板、１０３…チャネル層、１０４…電子供給層、１０７…ゲート電極、３０１…半導体基板、３０３…チャネル層、３０５…電子供給層、３０８…ゲート電極、４０１…半導体基板、４０３…チャネル層、４０５…電子供給層、４０７…ゲートコンタクト層、４０９…ゲート電極、１００１…半導体基板、１００３…チャネル層、１００５…電子供給層、１００７…ゲートコンタクト層、１００９…ゲート電極、１０１０…ソース電極、１０１１…ドレイン電極、１０１３…溝。
【図１】
0004168531.tif 000003
【図２】
0004168531.tif 000004
【図３】
0004168531.tif 000005
【図４】
0004168531.tif 000006
【図５】
0004168531.tif 000007
【図６】
0004168531.tif 000008
【図７】
0004168531.tif 000009
【図８】
0004168531.tif 000010
【図９】
0004168531.tif 000011
【図１０】
0004168531.tif 000012
【図１１】
0004168531.tif 000013
【図１２】
0004168531.tif 000014
【図１３】
0004168531.tif 000015
【図１４】
0004168531.tif 000016
【図１５】
0004168531.tif 000017
【図１６】
0004168531.tif 000018
【図１７】
0004168531.tif 000019
【図１８】
0004168531.tif 000020