Rev. Phys. Appl. (Paris) 24, 65-69 (1989)
DOI: 10.1051/rphysap:0198900240106500

Dimensionnement et performances potentielles des MISFET à hétérojonction

P. Dollfus, M. Mouis et R. Castagné

Institut d'Electronique Fondamentale, CNRS UA 22, Bâtiment 220, Université Paris-Sud, 91405 Orsay Cedex, France

Abstract
In order to move the conducting electrons away from the typical defects of the insulator/semi conductor interface in MIS devices, a spacer can be inserted between insulator and channel. This spacer would be made of a wide band-gap semi conductor lattice matched on the active layer. It is the Heterojunction MISFET (HMISFET). In a first stage we have studied the capacitive behaviour of unidimensionnal HMIS diodes. It allows us to compare the possible materials for such a device and to estimate the influence of the geometry and of the interface states. A Monte-Carlo simulation of a short gate (lg =1.5 μm) InAlAs/InGaAs HMISFET exhibits a high transconductance (g m > 250 mS/mm). The weak population of the L and X valleys - even under a high drain voltage - and the non existence of real space transfer towards the large band gap semi conductor prove the efficiency of an InAlAs spacer for taking full advantage of the high electron mobility of the InGaAs active layer.

Résumé
Afin d'éloigner les électrons de conduction des défauts de l'interface isolant/semi-conducteur caractéristiques des dispositifs de type MISFET, on peut interposer entre l'isolant et le canal un espaceur constitué d'un semi-conducteur à grand gap épitaxié en accord de maille sur la couche active ; c'est le MISFET à hétérojonction (HMISFET). Une étude préliminaire du comportement capacitif de diodes HMIS unidimensionnelles a permis de comparer les matériaux envisagés pour ce dispositif et d'évaluer l'influence de la géométrie de la structure et des états d'interface. Un HMISFET InAlAs/InGaAs à grille courte (lg =1,5 μm) a alors fait l'objet d'une simulation Monte-Carlo. Une transconductance élevée a été obtenue (gm > 250 mS/mm). Le faible peuplement des vallées L et X, même à tension de drain élevée, et l'absence de transfert spatial vers le matériau à grand gap montrent l'efficacité de l'espaceur InAlAs pour confiner les électrons dans la couche active InGaAs à mobilité élevée.

PACS
2560R - Insulated gate field effect transistors.
2560B - Semiconductor device modelling and equivalent circuits.

Key words
aluminium compounds -- carrier mobility -- gallium arsenide -- III V semiconductors -- indium compounds -- insulated gate field effect transistors -- Monte Carlo methods -- semiconductor device models -- spacer -- wide band gap semiconductor -- Heterojunction MISFET -- capacitive behaviour -- unidimensional HMIS diodes -- interface states -- Monte Carlo simulation -- HMISFET -- transconductance -- electron mobility -- InAlAs InGaAs