DE102006000477A1 - Feldeffekttransistor - Google Patents

Feldeffekttransistor Download PDF

Info

Publication number
DE102006000477A1
DE102006000477A1 DE102006000477A DE102006000477A DE102006000477A1 DE 102006000477 A1 DE102006000477 A1 DE 102006000477A1 DE 102006000477 A DE102006000477 A DE 102006000477A DE 102006000477 A DE102006000477 A DE 102006000477A DE 102006000477 A1 DE102006000477 A1 DE 102006000477A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
interface
layer
field effect
effect transistor
formula
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102006000477A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayoshi Kosaki
Koji Hirata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyoda Gosei Co Ltd
Original Assignee
Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyoda Gosei Co Ltd filed Critical Toyoda Gosei Co Ltd
Publication of DE102006000477A1 publication Critical patent/DE102006000477A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/778Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
    • H01L29/7786Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT
    • H01L29/7787Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT with wide bandgap charge-carrier supplying layer, e.g. direct single heterostructure MODFET
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/20Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • H01L29/2003Nitride compounds

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

Ein Feldeffekttransistor schließt eine Kanalschicht mit einem Kanal und eine Trägerzufuhrschicht ein, die auf der Kanalschicht abgeschieden ist, welche einen Halbleiter enthält, der durch die Formel AlxGa1-xN dargestellt wird, wobei der Index x größer als 0,4 und kleiner als 0,45 ist. Der Kanal wird nahe der Grenzfläche zwischen der Kanalschicht und der Trägerzufuhrschicht gebildet oder abgereichert, die Trägerzufuhrschicht weist eine größere Bandlückenenergie als die der Kanalschicht auf, und der Index x in der Formel AlxGa1-xN nimmt monoton mit einem Anstieg des Abstandes von der Grenzfläche ab. Die Kanalschicht kann kristallin aus Galliumnitrid sein. Die Kanalschicht kann undotiert sein. Der Index x in der Formel AlxGa1-xN der Trägerzufuhrschicht ist an der Grenzfläche größer als oder gleich 0,15 und kleiner als oder gleich 0,40.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Feldeffekttransistoren (FET's), wie Transistoren mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMT's). Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen Feldeffekttransistor, welcher durch Kristallwachstum hergestellt wurde und Gruppe-III-Elementnitrid-Halbleiter enthält.
  • Herkömmliche Feldeffekttransistoren schließen Kanalschichten und Halbleiterkristallschichten wie Trägerzufuhrschichten oder Barriereschichten ein, die einen Halbleiter enthalten, der durch die Formel AlxGa1-xN dargestellt wird. Um eine große Barrierehöhe zwischen jeder Halbleiterkristallschicht und Kanalschicht zu ermöglichen, reicht der Index x in der Formel AlxGa1-xN gewöhnlicher Weise von 0,20 bis 0,30. Dies ermöglicht Feldeffekttransistoren mit niedrigem Durchlasswiderstand.
  • Die japanische ungeprüfte Patentanmeldungen Nr. 2000-277536 und Nr. 2005-183551 (hiernach jeweils als Patentdokumente 1 und 2 bezeichnet) offenbaren Techniken zum Verringern der Leckströme, welche in den Feldeffekttransistoren fließen.
  • Da die Feldeffekttransistoren die Halbleiterkristallschichten einschließen, die einen solchen Halbleiter enthalten, können die Feldeffekttransistoren keine hohe dielektrische Durchschlagsfestigkeit aufweisen, obwohl die Feldeffekttransistoren einen niedrigen Durchlasswiderstand haben. Dies ist vielleicht der Fall, weil ein Anstieg des Index x in der Formel AlxGa1-xN die Kristallinität der Halbleiterkristallschichten beeinträchtigt und folglich Leckpfade durch das Anlegen von hohen Spannungen an die Feldeffekttransistoren gebildet werden, durch welche Basis-Leckströme fließen.
  • In den herkömmlichen Techniken, die in den Patentdokumenten 1 und 2 offenbart werden, obwohl die Leckströme verringert werden können, müssen zusätzliche Bestandteile wie Kappenschichten verwendet werden. Dies ruft bei der Struktur der Feldeffekttransistoren und dem Verfahren zur Herstellung der Feldeffekttransistoren eine hohe Komplexität hervor. Folglich sind die herkömmlichen Techniken nicht notwendiger Weise vorteilhaft bei der effizienten Herstellung der Feldeffekttransistoren.
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehenden Probleme zu lösen. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Feldeffekttransistor zur Verfügung zu stellen, welcher einen niedrigen Durchlasswiderstand und eine hohe dielektrische Durchschlagsfestigkeit aufweist.
  • Die vorstehenden Probleme können wie nachstehend beschrieben gelöst werden.
  • Die vorliegende Erfindung stellt einen Feldeffekttransistor zur Verfügung, welcher durch Bilden einer Vielzahl von Halbleiterkristallschichten durch Kristallwachstum gebildet wurde, die Gruppe-III-Elementnitrid-Halbleiter enthalten. Der Feldeffekttransistor schließt eine Kanalschicht mit einem Kanal und eine Trägerzufuhrschicht, die auf der Kanalschicht abgeschieden ist, ein, die einen Halbleiter enthält, der durch die Formel AlxGa1-xN dargestellt wird, wobei der Index x größer als 0,04 und kleiner als 0,45 ist. Der Kanal wird nahe der ersten Grenzfläche zwischen der Kanalschicht und der Trägerzufuhrschicht gebildet oder abgereichert. Die Trägerzufuhrschicht weist eine größere Bandlückenenergie als die Kanalschicht auf. Der Index x in der Formel AlxGa1-xN nimmt monoton mit dem Anstieg des Abstandes von der ersten Grenzfläche ab.
  • Alternativ kann der Index x in der Formel AlxGa1-xN schrittweise oder kontinuierlich mit einem Anstieg des Abstandes von der ersten Grenzfläche abnehmen oder unbeabsichtigt leicht fluktuieren. Der Kanal kann durch Steuern der Basisspannung gebildet oder abgereichert werden.
  • In dem Feldeffekttransistor kann die Kanalschicht kristallin sein wie bei Galliumnitrid (GaN), Indiumgalliumnitrid (InGaN) oder einem anderen Nitrid.
  • Die Kanalschicht kann undotiert sein.
  • Die Trägerzufuhrschicht kann das erste Zusammensetzungsverhältnis x1 an der ersten Grenzfläche aufweisen, und x1 in der Formel Alx1Ga1-x1N ist bevorzugt größer als oder gleich 0,15 und weniger als oder gleich 0,40, und insbesondere bevorzugt größer als oder gleich 0,19 und weniger als oder gleich 0,25.
  • Die Trägerzufuhrschicht kann die zweite Grenzfläche aufweisen, die auf der gegenüberliegenden Seite zu der ersten Grenzfläche lokalisiert ist und das zweite Zusammensetzungsverhältnis x2 an der zweiten Grenzfläche aufweist, und x2 in der Formel Alx2Ga1-x2N ist bevorzugt größer gleich oder gleich 0,05 und weniger als oder gleich 0,20 und insbesondere bevorzugt größer als oder gleich 0,13 und weniger als oder gleich 0,17.
  • Darüber hinaus kann der Index x in der Formel AlxGa1-xN der Trägerzufuhrschicht monoton von 0,20 auf 0,15 mit einem Anstieg des Abstandes von der ersten Grenzfläche zur der zweiten Grenzfläche hin abnehmen.
  • Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beschrieben.
  • Da der Index x in der Formel AlxGa1-xN der Trägerzufuhrschicht monoton mit einem Anstieg des Abstandes von der ersten Grenzfläche zwischen der Kanalschicht und der Trägerzufuhrschicht abnimmt, kann die Barrierehöhe zwischen der Kanalschicht und der Trägerzufuhrschicht konstant und die Kristallinität der Kanalschicht hoch aufrecht erhalten werden. Dies ermöglicht für den Feldeffekttransistor einen niedrigen Durchlasswiderstand und eine hohe dielektrische Durchschlagsfestigkeit.
  • Wenn die Kanalschicht kristallin aus GaN ist, weist die Kanalschicht eine gute flache Kristallwachstumsfläche auf, auf welcher die Trägerzufuhrschicht gebildet wird. Dies ermöglicht ebenso für den Feldeffekttransistor einen niedrigen Durchlasswiderstand.
  • Wenn die Kanalschicht, welche kristallin aus GaN ist, undotiert ist, ist die Kristallwachstumsfläche der Kanalschicht zu der Trägerzufuhrschicht besser und flacher. Dies ermöglicht ebenso für den Feldeffekttransistor einen niedrigen Durchlasswiderstand.
  • Wenn die Trägerzufuhrschicht das erste Zusammensetzungsverhältnis x1 an der ersten Grenzfläche aufweist, und x1 in der Formel Alx1Ga1-x1N größer als oder gleich 0,15 und weniger als oder gleich 0,40 ist, ist die Barrierehöhe zwischen der Kanalschicht und der Trägerzufuhrschicht hoch. Dies ermöglicht für den Feldeffekttransistor ebenso einen niedrigen Durchlasswiderstand.
  • Wenn die Trägerzufuhrschicht die zweite Grenzfläche auf der gegenüberliegenden Seite der ersten Grenzfläche lokalisiert aufweist, und das zweite Zusammensetzungsverhältnis x2 an der zweiten Grenzfläche zu zum Beispiel einer Elektrode aufweist, und x2 in der Formel Alx2Ga1-x2N größer als oder gleich 0,05 und weniger als oder gleich 0,20 ist, ist die Kristallinität der Trägerzufuhrschicht hoch. Dies verringert den Leckstrom, der in dem Feldeffekttransistor fließt.
  • Wenn der Index x in der Formel AlxGa1-xN der Trägerzufuhrschicht monoton von 0,20 auf 0,15 mit einem Anstieg des Abstandes von der ersten Grenzfläche abnimmt, ist die Barrierehöhe zwischen der Kanalschicht und der Trägerzufuhrschicht hoch und die Kristallinität der Trägerzufuhrschicht ebenso hoch. Dies ermöglicht für den Feldeffekttransistor einen niedrigen Durchlasswiderstand und verringert den Leckstrom, der in dem Feldeffekttransistor fließt.
  • 1 ist eine Querschnittsansicht eines Feldeffekttransistors 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Vorspannung, die an jede Probe angelegt ist, und dem entsprechenden Leckstrom zeigt.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. Die Ausführungsform sollte in keiner Weise als begrenzend angesehen werden.
  • 1 zeigt einen Feldeffekttransistor 100 gemäß der Ausführungsform. Der Feldeffekttransistor 100 ist eine Halbleitervorrichtung, welche durch Abscheiden von auf Gruppe-III-Elementnitrid beruhenden Halbleitern hergestellt wird. Unter Bezug auf 1 schließt der Feldeffekttransistor 100 ein Kristallwachstumsträgermaterial 101, eine Pufferschicht 102, eine undotierte erste Halbleiterkristallschicht 103, die als Kanalschicht dient, und eine undotierte zweite Halbleiterkristallschicht 104, die als Trägerzufuhrschicht dient, ein, wobei diese Schichten auf dem Kristallwachstumsträgermaterial 101 in dieser Reihenfolge angeordnet sind.
  • Das Kristallwachstumsträgermaterial 101 weist eine Dicke von etwa 900 μm auf und enthält Siliciumcarbid (SiC). Die Pufferschicht 102 weist eine Dicke von etwa 200 nm auf und enthält Aluminiumnitrid (AlN).
  • Die erste Halbleiterkristallschicht 103 weist eine Dicke von etwa 2 μm auf und enthält undotiertes GaN. Die zweite Halbleiterkristallschicht 104 weist eine Dicke von etwa 400 Å auf und enthält einen Halbleiter, der durch die Formel AlxGa1-xN dargestellt wird, wobei 0,15 ≤ x ≤ 0,20. Der Index x in der Formel AlxGa1-xN nimmt monoton von 0,20 auf 0,15 mit einem Anstieg des Abstandes von der ersten Grenzfläche zwischen der ersten Halbleiterkristallschicht 103 und der zweiten Halbleiterkristallschicht 104 ab. Die zweite Halbleiterkristallschicht 104 weist eine Viellagenstruktur, zum Beispiel eine sechslagige Struktur auf.
  • Die Dicke der zweiten Halbleiterkristallschicht 104 ist so ausgelegt, dass sie den Trägern (Elektronen) ermöglicht, von Ohm'schen Elektroden, die nachstehend beschrieben werden, zu einer Kanalschicht zu tunneln, wobei die Kanalschicht nahe der ersten Grenzfläche zwischen der ersten Halbleiterkristallschicht 103 und der zweiten Halbleiterkristallschicht 104 gebildet wird, wenn die Basis abgeschaltet ist. Die zweite Grenzfläche der Trägerzufuhrschicht liegt zwischen der Trägerzufuhrschicht und den Elektroden.
  • Der Feldeffekttransistor 100 schließt ferner eine Ohm'sche Quellenelektrode 105, eine Basiselektrode 106, die eine Schottky-Elektrode ist, und eine Ohm'sche Ableitungselektrode 107, ein, wobei diese Elektroden auf der zweiten Halbleiterkristallschicht 104 angeordnet sind. Die Quellenelektrode 105 und die Ableitungselektrode 107 schließen jeweils eine erste Metallschicht, die durch Gasphasenabscheidung gebildet wurde, und eine zweite Metallschicht ein, die durch Gasphasenabscheidung gebildet wurde und auf der ersten Metallschicht liegt. Die erste Metallschicht enthält Titan (Ti) und weist eine Dicke von etwa 100 Å auf. Die zweite Metallschicht enthält Al und weist eine Dicke von etwa 3.000 Å auf. Die Quellenelektrode 105 und die Ableitungselektrode 107 sind sicher mit der zweiten Halbleiterkristallschicht 104 in einer solchen Art und Weise verbunden oder legiert, dass die Quellenelektrode 105 und die Ableitungselektrode 107 bei einer Temperatur von etwa 700 °C bis 900 °C für weniger als eine Sekunde durch blitzartiges Anlassen wärmebehandelt werden. Die Basiselektrode 106 schließt eine dritte Metallschicht, die durch Gasphasenabscheidung gebildet wurde, und eine vierte Metallschicht ein, die durch Gasphasenabscheidung gebildet wurde und auf der dritten Metallschicht liegt. Die dritte Metallschicht enthält Nickel (Ni) und weist eine Dicke von etwa 100 Å auf. Die vierte Metallschicht enthält Gold (Au) und weist eine Dicke von etwa 3.000 Å auf.
  • Ein Verfahren zur Herstellung des Feldeffekttransistors 100 wird nun unter besonderer Berücksichtigung der zweiten Halbleiterkristallschicht 104 beschrieben, die ein Schlüsselbestandteil des Feldeffekttransistors 100 ist.
  • Die Pufferschicht 102, die erste Halbleiterkristallschicht 103 und die zweite Halbleiterkristallschicht 104 werden bevorzugt durch eine Gasphasenaufwachstechnik wie eine metallorganische Gasphasenepitaxie (MOVPE) gebildet. Gasförmige Substanzen, die zum Bilden dieser Schichten verwendet werden, sind gasförmiger Wasserstoff (H2) oder gasförmiger Stickstoff (N2), die als Trägergas verwendet werden, und gasförmiger Ammoniak (NH3), gasförmiges Trimethylgallium (Ga(CH3)3), gasförmiges Trimethylaluminium (Al(CH3)3) und dergleichen.
  • Beispiele einer Technik zum Bilden dieser Schichten schließen Molekularstrahlepitaxie (MBE) und Halogenidgasphasenepitaxie (HVPE) zusätzlich zu MOVPE ein.
  • Bedingungen zum Bilden dieser Schichten werden nachstehend beschrieben.
  • 1. Pufferschicht 102
    • (1) Kristallwachstumstemperatur T0: 1.140 °C
    • (2) Schichtstruktur: Einzelschichtstruktur (etwa 200 nm Dicke, AlN)
  • 2. Erste Halbleiterkristallschicht 103
    • (1) Kristallwachstumstemperatur TA: 1.140 °C
    • (2) Schichtstruktur: Einzelschichtstruktur (etwa 2 μm Dicke, GaN)
  • 3. Zweite Halbleiterkristallschicht 104
    • (1) Kristallwachstumstemperatur TB: 1.000°C
    • (2) Schichtstruktur: Vielschichtstruktur (Sechsschichtstruktur) Erste Unterschicht: etwa 70 Å Dicke, wobei der Index x in der Formel AlxGa1-xN gleich 0,20 ist Zweite Unterschicht: etwa 70 Å Dicke, wobei der Index x in der Formel AlxGa1-xN gleich 0,19 ist Dritte Unterschicht: etwa 60 Å Dicke, wobei der Index x in der Formel AlxGa1-xN gleich 0,18 ist Vierte Unterschicht: etwa 60 Å Dicke, wobei der Index x in der Formel AlxGa1-xN gleich 0,17 ist Fünfte Unterschicht: etwa 70 Å Dicke, wobei der Index x in der Formel AlxGa1-xN gleich 0, 16 ist Sechste Unterschicht: etwa 70 Å Dicke, wobei der Index x in der Formel AlxGa1-xN gleich 0,15 ist.
  • In diesem Fall des ersten Zusammensetzungsverhältnisses ist x1 der zweiten Halbleiterschicht 104 0,20 und ihr zweites Zusammensetzungsverhältnis x2 ist 0,15.
  • Die zweite Halbleiterkristallschicht 104 kann so gebildet werden, dass sie eine solche sechslagige Struktur in einer solchen Art und Weise aufweist, dass der Gehalt an Al(CH3)3 in dem Zufuhrgas während der Bildung der ersten bis sechsten Unterschicht durch Kristallwachstum zum Beispiel von der ersten zur zweiten Grenzfläche der zweiten Halbleiterschicht 104 leicht verändert wird. Folglich kann der Feldeffekttransistor 100 mit einer höheren Effizienz oder gleich zu der Herstellungseffizienz eines herkömmlichen Feldeffekttransistors hergestellt werden.
  • Beispiel 1
  • Probe S1 mit dem gleichen Aufbau wie der des Feldeffekttransistors 100, der in 1 gezeigt wurde, wurde hergestellt.
  • Beispiel 2
  • Probe S2 wurde hergestellt. Probe S2 wies im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie den des Feldeffekttransistors 100, der in 1 gezeigt wird, mit der Ausnahme auf, dass Probe S2 eine zweite Halbleiterkristallschicht einschloss, welche einen Halbleiter enthielt, der durch die Formel Al0,15Ga0,85N dargestellt wird und eine einlagige Struktur aufwies.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Probe S3, ähnlich zu dem Feldeffekttransistor 100, der in 1 gezeigt wird, wurde hergestellt. Probe S3 war von dem Feldeffekttransistor 100 darin unterschiedlich, dass Probe S3 eine zweite Halbleiterkristallschicht einschloss, welche einen Halbleiter enthielt, der durch die Formel Al0,20Ga0,80N dargestellt wird und eine einlagige Struktur aufwies. Andere Bestandteile, die in der Probe S3 eingeschlossen waren, waren die gleichen wie jene des Feldeffekttransistors 100.
  • Experiment 1
  • Die Proben S1 bis S3 wurden auf ihren Leckstrom gemessen.
  • 2 zeigt die Beziehung zwischen der Vorspannung, die an jede Probe angelegt wurde, und dem entsprechenden Leckstrom. In 2 stellen die Kurven I, II und III die Veränderungen der Leckströme dar, die in den Proben S1, S2 und S3 jeweils fließen.
  • Wie aus 2 deutlich wird, ist der Leckstrom, der in Probe S1 fließt, im Wesentlichen der gleiche wie der, der in Probe S2 fließt und ist 1/100 oder weniger des Stroms, der in Probe S3 fließt.
  • Experiment 2
  • Die Proben S1 bis S3 wurden in einer solchen Art und Weise geprüft, dass der Schichtwiderstand der Grenzfläche zwischen der ersten und zweiten Halbleiterkristallschicht jeder Probe gemessen wurde. Die Messung zeigte, dass Probe S1 einen Schichtwiderstand von etwa 600 Ω/Quadrat, Probe S2 einen Schichtwiderstand von etwa 700 Ω/Quadrat und Probe S3 einen Schichtwiderstand von etwa 500 Ω/Quadrat aufwies.
  • Probe S1 weist einen niedrigen Schichtwiderstand auf, das heißt, einen niedrigen Durchlasswiderstand und folglich eine hohe elektrische Leitfähigkeit. Darüber hinaus ist der Leckstrom, der in Probe S1 fließt, klein, und folglich weist Probe S1 eine hohe dielektrische Durchschlagsfestigkeit auf, wie in Experiment 1 beschrieben wird. Das heißt, die elektrische Leitfähigkeit und die dielektrische Durchschlagsfestigkeit von Probe S1 sind miteinander kompatibel. Ein Feldeffekttransistor mit solchen Eigenschaften kann nicht leicht durch jegliche herkömmliche Technik hergestellt werden.
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, stellt die vorliegende Erfindung einen Feldeffekttransistor mit einem niedrigen Durchlasswiderstand und hoher dielektrischer Durchschlagsfestigkeit zur Verfügung, wie zum Beispiel HEMT. Der Feldeffekttransistor kann durch das Kristallwachstum von auf Gruppe-III-Elementnitriden beruhenden Halbleitern hergestellt werden.
  • Ein Feldeffekttransistor schließt eine Kanalschicht mit einem Kanal und eine Trägerzufuhrschicht ein, die auf der Kanalschicht abgeschieden ist, welche einen Halbleiter enthält, der durch die Formel AlxGa1-xN dargestellt wird, wobei der Index x größer als 0,4 und kleiner als 0,45 ist.
  • Der Kanal wird nahe der Grenzfläche zwischen der Kanalschicht und der Trägerzufuhrschicht gebildet oder abgereichert, die Trägerzufuhrschicht weist eine größere Bandlückenenergie als die der Kanalschicht auf, und der Index x in der Formel AlxGa1-xN nimmt monoton mit einem Anstieg des Abstandes von der Grenzfläche ab. Die Kanalschicht kann kristallin aus Galliumnitrid sein. Die Kanalschicht kann undotiert sein. Der Index x in der Formel AlxGa1-xN der Trägerzufuhrschicht ist an der Grenzfläche größer als oder gleich 0,15 und kleiner als oder gleich 0,40.

Claims (11)

  1. Feldeffekttransistor, welcher durch Bilden einer Vielzahl von Halbleiterkristallschichten durch Kristallwachstum hergestellt wurde, die auf Gruppe-III-Elementnitrid beruhende Halbleiter enthalten, wobei der Feldeffekttransistor umfasst: eine Kanalschicht mit einem Kanal; und eine Trägerzufuhrschicht, die auf der Kanalschicht abgeschieden ist, und einen Halbleiter enthält, der durch die Formel AlxGa1-xN dargestellt wird, wobei der Index x größer als 0,04 und kleiner als 0,45 ist, wobei der Kanal nahe der ersten Grenzfläche zwischen der Kanalschicht und der Trägerzufuhrschicht gebildet wurde oder abgereichert wurde, wobei die Trägerzufuhrschicht eine größere Bandlückenenergie als die Kanalschicht aufweist, und der Index x in der Formel AlxGa1-xN monoton mit einem Anstieg des Abstandes von der ersten Grenzfläche abnimmt.
  2. Der Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, wobei die Kanalschicht kristallin aus Galliumnitrid ist.
  3. Der Feldeffekttransistor nach Anspruch 2, wobei die Kanalschicht undotiert ist.
  4. Der Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, wobei die Trägerzufuhrschicht ein erstes Zusammensetzungsverhältnis x1 an der ersten Grenzfläche aufweist und x1 in der Formel Ax1Ga1-x1N größer als oder gleich 0,15 und kleiner als oder gleich 0,40 ist.
  5. Der Feldeffekttransistor nach Anspruch 2, wobei die Trägerzufuhrschicht eine erstes Zusammensetzungsverhältnis x1 an der ersten Grenzfläche aufweist, und x1 in der Formel Ax1Ga1-x1N größer als oder gleich 0,15 und kleiner als oder gleich 0,40 ist.
  6. Der Feldeffekttransistor nach Anspruch 3, wobei die Trägerzufuhrschicht ein erstes Zusammensetzungsverhältnis an der ersten Grenzfläche aufweist, und x1 in der Formel Ax1Ga1-x1N größer als oder gleich 0,15 und kleiner als oder gleich 0,40 ist.
  7. Der Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, wobei die Trägerzufuhrschicht eine zweite Grenzfläche aufweist, die auf der gegenüberliegenden Seite der ersten Grenzfläche lokalisiert ist und ein zweites Zusammensetzungsverhältnis x2 an der zweiten Grenzfläche aufweist, und x2 in der Formel Ax2Ga1-x2N größer als oder gleich 0,05 und kleiner als oder gleich 0,20 ist.
  8. Der Feldeffekttransistor nach Anspruch 4, wobei die Trägerzufuhrschicht eine zweite Grenzfläche aufweist, die auf der gegenüberliegenden Seite der ersten Grenzfläche lokalisiert ist, und ein zweites Zusammensetzungsverhältnis x2 an der zweiten Grenzfläche aufweist, und x2 in der Formel Ax2Ga1-x2N größer als oder gleich 0,05 und kleiner als 0,20 ist.
  9. Der Feldeffekttransistor nach Anspruch 5, wobei die Trägerzufuhrschicht eine zweite Grenzfläche aufweist, die auf der gegenüberliegende Seite der ersten Grenzfläche lokalisiert ist und ein zweites Zusammensetzungsverhältnis x2 an der zweiten Grenzfläche aufweist, und x2 in der Formel Ax2Ga1-x2N größer als oder gleich 0,05 und kleiner als oder gleich 0,20 ist.
  10. Der Feldeffekttransistor nach Anspruch 6, wobei die Trägerzufuhrschicht eine zweite Grenzfläche aufweist, die an der gegenüberliegenden Seite der ersten Grenzfläche lokalisiert ist und ein zweites Zusammensetzungsverhältnis x2 an der zweiten Grenzfläche aufweist, und x2 in der Formel Ax2Ga1-x2N größer als oder gleich 0,05 und kleiner als oder gleich 0,20 ist.
  11. Der Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, wobei der Index x in der Formel AlxGa1-xN monoton von 0,20 bis 0,15 mit einem Anstieg des Abstandes von der ersten Grenzfläche abnimmt.
DE102006000477A 2005-09-22 2006-09-21 Feldeffekttransistor Withdrawn DE102006000477A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005-275897 2005-09-22
JP2005275897A JP2007088252A (ja) 2005-09-22 2005-09-22 電界効果トランジスタ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006000477A1 true DE102006000477A1 (de) 2007-04-05

Family

ID=37852846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006000477A Withdrawn DE102006000477A1 (de) 2005-09-22 2006-09-21 Feldeffekttransistor

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7432538B2 (de)
JP (1) JP2007088252A (de)
CN (1) CN100499162C (de)
DE (1) DE102006000477A1 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007091383A1 (ja) * 2006-02-10 2007-08-16 Nec Corporation 半導体装置
JP5566670B2 (ja) * 2008-12-16 2014-08-06 古河電気工業株式会社 GaN系電界効果トランジスタ
JP5702058B2 (ja) * 2009-08-28 2015-04-15 日本碍子株式会社 半導体素子用エピタキシャル基板、半導体素子、および、半導体素子用エピタキシャル基板の作製方法
JP5580009B2 (ja) * 2009-08-28 2014-08-27 日本碍子株式会社 半導体素子用エピタキシャル基板、半導体素子、および、半導体素子用エピタキシャル基板の作製方法
CN103107179B (zh) * 2012-02-21 2017-04-26 晶元光电股份有限公司 一种发光组件及具有此发光组件的发光装置
TWI484626B (zh) * 2012-02-21 2015-05-11 Formosa Epitaxy Inc 半導體發光元件及具有此半導體發光元件的發光裝置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5192987A (en) 1991-05-17 1993-03-09 Apa Optics, Inc. High electron mobility transistor with GaN/Alx Ga1-x N heterojunctions
JP2000277536A (ja) 1999-03-29 2000-10-06 Nec Corp 電界効果トランジスタ
JP2003151996A (ja) * 2001-09-03 2003-05-23 Nichia Chem Ind Ltd 2次元電子ガスを用いた電子デバイス
JP4117535B2 (ja) * 2001-11-30 2008-07-16 信越半導体株式会社 化合物半導体素子
US7030428B2 (en) 2001-12-03 2006-04-18 Cree, Inc. Strain balanced nitride heterojunction transistors
JP3733420B2 (ja) * 2002-03-01 2006-01-11 独立行政法人産業技術総合研究所 窒化物半導体材料を用いたヘテロ接合電界効果型トランジスタ
US7112830B2 (en) * 2002-11-25 2006-09-26 Apa Enterprises, Inc. Super lattice modification of overlying transistor
JP4385206B2 (ja) * 2003-01-07 2009-12-16 日本電気株式会社 電界効果トランジスタ
WO2005062745A2 (en) * 2003-10-10 2005-07-14 The Regents Of The University Of California GaN/AlGaN/GaN DISPERSION-FREE HIGH ELECTRON MOBILITY TRANSISTORS
JP2005183551A (ja) 2003-12-17 2005-07-07 Nec Corp 半導体装置、電界効果トランジスタおよび電界効果トランジスタの製造方法
US7170111B2 (en) * 2004-02-05 2007-01-30 Cree, Inc. Nitride heterojunction transistors having charge-transfer induced energy barriers and methods of fabricating the same
US7612390B2 (en) * 2004-02-05 2009-11-03 Cree, Inc. Heterojunction transistors including energy barriers
WO2005122234A1 (en) * 2004-06-10 2005-12-22 Toyoda Gosei Co., Ltd. Field-effect transistor, semiconductor device, a method for manufacturing them, and a method of semiconductor crystal growth

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007088252A (ja) 2007-04-05
US20070063220A1 (en) 2007-03-22
CN100499162C (zh) 2009-06-10
US7432538B2 (en) 2008-10-07
CN1937247A (zh) 2007-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112004000136B4 (de) Halbleiterbauelemente
DE102016114496B4 (de) Halbleitervorrichtung, Transistoranordnung und Herstellungsverfahren
DE102011000911B4 (de) Nitridhalbleiterbauelement und Verfahren
DE102005048102B4 (de) Interdigitaler Gleichrichter mit mehrkanaliger Gruppe-III-Nitrit-Heterostruktur
DE102010054723B4 (de) Halbleiterbauteil und zugehöriges Herstellungsverfahren
DE102005018318B4 (de) Nitridhalbleitervorrichtung und deren Herstellungsverfahren
DE112010001555T5 (de) GaN-HEMT vom Anreicherungstyp und Verfahren zu seiner Herstellung
DE112018003362T5 (de) Oxid-halbleitereinheit und verfahren zur herstellung einer oxid-halbleitereinheit
DE102016120393A1 (de) Bidirektionales III-Nitrid-Bauelement
DE102009018054A1 (de) Lateraler HEMT und Verfahren zur Herstellung eines lateralen HEMT
DE102008013755A1 (de) Deckschichten beinhaltend Aluminiumnitrid für Nitrid-basierte Transistoren und Verfahren zu deren Herstellung
DE112017002778T5 (de) Mehrstufige Oberflächenpassivierungsstrukturen und Verfahren zu deren Herstellung
DE102013103966B4 (de) Kontaktstrukturen für Verbindungshalbleitervorrichtungen und Herstellungsverfahren hierfür
DE112010001556T5 (de) Rückdiffusionsunterdrückende Strukturen
DE102017111974A1 (de) Iii-nitrid-halbleiterbauelement mit dotierten epi-strukturen
DE112010001557T5 (de) Dotierungsdiffusionsverfahren an GaN-Pufferschichten
DE102016114896B4 (de) Halbleiterstruktur, HEMT-Struktur und Verfahren zu deren Herstellung
DE102011100241A1 (de) Nitride Semiconductor Device
DE112007000626T5 (de) Halbleiter-Feldeffekttransistor und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102014108625A1 (de) Gate-stack für selbstsperrenden verbundhalbleitertransistor
DE102015104731A1 (de) Schalteinrichtung
DE102012107523A1 (de) HEMT mit integrierter Diode mit niedriger Durchlassvorspannung
DE102006000477A1 (de) Feldeffekttransistor
DE102013102156A1 (de) Verbundschichtstapelung für Enhancement Mode-Transistor
DE102019120731A1 (de) Elektronische Vorrichtung, einschliesslich eines Transistors und eines variablen Kondensators

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20130403