DE102014005729A1 - Feldeffekttransistor - Google Patents

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Abstract

Ein Feldeffekttransistor enthält eine Kanalschicht (14), in der ein zweidimensionales Elektronengas gebildet ist, eine Elektronenzuführschicht (16), die auf der Kanalschicht (14) gebildet ist, eine Sourceelektrode (20), die auf der Elektronenzuführschicht (16) gebildet ist, eine Drainelektrode (22), die auf der Elektronenzuführschicht (16) gebildet ist, eine Gateelektrode (18), die an einer Stelle auf der Elektronenzuführschicht (16) gebildet ist, die zwischen der Sourceelektrode (20) und der Drainelektrode (22) liegt, und eine erste eingebettete Schicht (30A), die an einer Stelle, die tiefer ist als ein zweidimensionaler Elektronengasbereich (14A), in dem das zweidimensionale Elektronengas in der Kanalschicht (14) gebildet ist, direkt unterhalb eines Endes (18A) der Gateelektrode (18) auf der Seite der Drainelektrode (22) eingebettet ist. Die erste eingebettete Schicht (30A) ist aus einem Material gebildet, das ein Potential des zweidimensionalen Elektronengasbereichs (14A) verglichen mit dem Fall ohne die erste eingebettete Schicht (30A) erhöht.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Feldeffekttransistor, der beispielsweise in einem Hochfrequenzband arbeitet.
  • Die nationale Veröffentlichung der internationalen Patentanmeldung Nr. 2009-530857 offenbart einen Feldeffekttransistor, der eine Spitze eines elektrischen Felds an einer Kante und Ecke eines Gates verringert durch Verringern einer Konzentration einer beweglichen Ladung in einem 2DEG (zweidimensionales Elektronengas). Genauer gesagt ist ein Ladungsverringerungsbereich gebildet in einem Bereich, in dem das zweidimensionale Elektronengas einer Kanalschicht gebildet ist. In einem stromführenden Zustand hat der Ladungsverringerungsbereich eine niedrigere Leitfähigkeit als benachbarte Bereiche.
  • Feldeffekttransistoren, an denen eine hohe Spannung angelegt wird, haben ein Problem, dass ein elektrisches Feld direkt unterhalb eines Endes einer Gateelektrode auf einer Seite einer Drainelektrode konzentriert ist, was Kristalldefekte hervorruft. Kristalldefekte können bewirken, dass die Eigenschaften des Feldeffekttransistors schlechter werden. Es ist daher erforderlich, das elektrische Feld direkt unterhalb des Endes der Gateelektrode auf der Seite der Drainelektrode zu verringern.
  • Als Technik, die in der nationalen Veröffentlichung der internationalen Patentanmeldung Nr. 2009-530857 offenbart ist, kann das elektrische Feld verringert werden durch Bereitstellen des Ladungsverringerungsbereichs in dem Bereich, in dem das zweidimensionale Elektronengas gebildet ist. Das Bereitstellen des Ladungsverringerungsbereichs in dem Bereich, in dem das zweidimensionale Elektronengas gebildet ist, bewirkt jedoch, dass die Konzentration des zweidimensionalen Elektronengases drastisch sinkt, was zu einem Problem einer Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften des Feldeffekttransistors führt.
  • Die vorliegende Erfindung wurde durchgeführt, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Feldeffekttransistor bereitzustellen, der in der Lage ist, eine Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften zu vermeiden, während er vermeidet, dass ein elektrisches Feld direkt unterhalb eines Endes einer Gateelektrode auf einer Seite einer Drainelektrode konzentriert ist, was Kristalldefekte hervorruft.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch einen Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 1. Der Feldeffekttransistor enthält eine Kanalschicht, in der ein zweidimensionales Elektronengas gebildet ist, eine Elektronenzuführschicht, die auf der Kanalschicht gebildet ist, eine Sourceelektrode, die auf der Elektronenzuführschicht gebildet ist, eine Drainelektrode, die auf der Elektronenzuführschicht gebildet ist, eine Gateelektrode, die an einer Stelle auf der Elektronenzuführschicht gebildet ist, die zwischen der Sourceelektrode und der Drainelektrode liegt, und eine eingebettete Schicht, die an einer Stelle, die tiefer ist als ein zweidimensionaler Elektronengasbereich, in dem das zweidimensionale Elektronengas in der Kanalschicht gebildet ist, direkt unterhalb eines Endes der Gateelektrode auf der Seite der Drainelektrode eingebettet ist. Die eingebettete Schicht ist aus einem Material gebildet, das ein Potential des zweidimensionalen Elektronengasbereichs verglichen mit dem Fall ohne die eingebettete Schicht erhöht.
  • Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch einen Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 8. Der Feldeffekttransistor enthält eine Kanalschicht, in der ein zweidimensionales Elektronengas gebildet ist, eine Elektronenzuführschicht, die auf der Kanalschicht gebildet ist, eine Sourceelektrode, die auf der Elektronenzuführschicht gebildet ist, eine Drainelektrode, die auf der Elektronenzuführschicht gebildet ist, und eine Gateelektrode, die auf der Elektronenzuführschicht zwischen der Sourceelektrode und der Drainelektrode gebildet ist. Eine Unterseite der Gateelektrode ist aus einer gekrümmten Oberfläche gebildet.
  • Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben.
  • Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen.
  • 1 ist eine Schnittansicht eines Feldeffekttransistors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine Draufsicht auf den Feldeffekttransistor von 1.
  • 3 ist ein Banddiagramm der Elektronenzuführschicht und der Kanalschicht.
  • 4 ist eine Draufsicht auf einen Feldeffekttransistor, dessen zweite eingebettete Schicht weggelassen ist.
  • 5 ist ein Diagramm, das ein Abwandlungsbeispiel für die Positionen zeigt, an denen die eingebetteten Schichten gebildet sind.
  • 6 ist eine Draufsicht auf einen Feldeffekttransistors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 7 ist eine Schnittansicht eines Feldeffekttransistors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 8 ist eine Schnittansicht eines Feldeffekttransistors gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9 ist eine Draufsicht auf einen Feldeffekttransistors gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 10 ist eine Schnittansicht eines Feldeffekttransistors gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 11 ist eine Schnittansicht eines Feldeffekttransistors gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen wird ein Feldeffekttransistor gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Denselben oder einander entsprechenden Komponenten wird dasselbe Bezugszeichen zugeordnet, und die doppelte Beschreibung kann weggelassen sein.
  • 1 ist eine Schnittansicht eines Feldeffekttransistors gemäß einer ersten Ausführungsform. Dieser Feldeffekttransistor ist mit einem Substrat 10 versehen, das beispielsweise aus SiC oder Si gebildet ist. Eine Kanalschicht 14 ist auf dem Substrat 10 gebildet, wobei eine Gitterrelaxationsschicht 12 dazwischenliegt. Die Gitterrelaxationsschicht 12 ist aus AlN gebildet, um eine Gitterfehlanpassung zwischen dem Substrat 10 und der Kanalschicht 14 zu verringern. Die Kanalschicht 14 ist aus GaN gebildet. Eine Schichtdicke Yc der Kanalschicht 14 ist beispielsweise 1 μm. Ein zweidimensionales Elektronengas (2DEG) ist in der Kanalschicht 14 gebildet.
  • Eine Elektronenzuführschicht 16 ist auf der Kanalschicht 14 gebildet. Die Elektronenzuführschicht 16 ist aus AlGaN gebildet. Die Elektronenzuführschicht 16 hat eine Schichtdicke Ye von beispielsweise 20 bis 30 nm. Die Elektronenzuführschicht 16 ist eine Schicht, die eine Schottky-Barriere bildet und auch Elektronen der Kanalschicht 14 zuführt. Es sei angemerkt, dass die Gitterrelaxationsschicht 12, die Kanalschicht 14 und die Elektronenzuführschicht 16 jeweils aus einer Epitaxieschicht gebildet sind. Weiter ist der Leitungstyp der Kanalschicht 14 und der Elektronenzuführschicht 16 der n-Typ.
  • Eine Gateelektrode 18, eine Sourceelektrode 20 und eine Drainelektrode 22 sind auf der Elektronenzuführschicht 16 gebildet. Die Gateelektrode 18 liegt zwischen der Sourceelektrode 20 und der Drainelektrode 22. Die Gateelektrode 18 hat eine Breite Xg von beispielsweise 0,3 bis 0,7 μm. Eine Schutzschicht 24 ist so gebildet, dass sie die Elektronenzuführschicht 16 bedeckt, während sie die Gateelektrode 18, die Sourceelektrode 20 und die Drainelektrode 22 nach außen freiliegen lässt. Die Schutzschicht 24 ist beispielsweise aus SiN oder SiO gebildet. Die Schutzschicht 24 hat eine Dicke von beispielsweise 100 nm bis einige hundert nm.
  • Eine erste eingebettete Schicht 30A und eine zweite eingebettete Schicht 30B sind in der Kanalschicht 14 eingebettet. Die erste eingebettete Schicht 30A und die zweite eingebettete Schicht 30B sind aus AlGaN gebildet. Die erste eingebettete Schicht 30A ist in der Kanalschicht 14 direkt unterhalb eines Endes 18A der Gateelektrode 18 auf der Seite der Drainelektrode 22 gebildet. Weiter ist die erste eingebettete Schicht 30A an einer Stelle eingebettet, die tiefer ist als ein zweidimensionaler Elektronengasbereich 14A, in dem das zweidimensionale Elektronengas gebildet ist. Der zweidimensionale Elektronengasbereich 14A ist ein Bereich, der sich von der Oberfläche der Kanalschicht 14 aus bis zu einer Tiefe Ys erstreckt. Die Tiefe Vs ist beispielsweise 1 bis 20 nm. Die erste eingebettete Schicht 30A hat eine Breite Xb von beispielsweise 0,1 bis 2 μm und eine Höhe Yb von beispielsweise 10 nm bis 0,5 μm.
  • Die zweite eingebettete Schicht 303 ist in der Kanalschicht 14 direkt unterhalb eines Endes 183 der Gateelektrode 18 auf der Seite der Sourceelektrode 20 gebildet. Weiter ist die zweite eingebettete Schicht 303 an einer Stelle eingebettet, die tiefer ist als der zweidimensionale Elektronengasbereich 14A. Die zweite eingebettete Schicht 303 hat dieselbe Größe wie die erste eingebettete Schicht 30A.
  • 2 ist eine Draufsicht auf den Feldeffekttransistor von 1. 2 zeigt zum Erleichtern der Beschreibung die erste eingebettete Schicht 30A und die zweite eingebettete Schicht 30B. Die Gateelektrode 18 ist in der Draufsicht in einer linearen Form gebildet. Die erste eingebettete Schicht 30A und die zweite eingebettete Schicht 30B sind in der Draufsicht in einer linearen Form so gebildet, dass sie sich entlang einer Längsrichtung der Gateelektrode 18 erstrecken.
  • 3 ist ein Banddiagramm der Elektronenzuführschicht und der Kanalschicht. Eine durchgezogene Linie zeigt einen Bandaufbau des Feldeffekttransistors gemäß der ersten Ausführungsform, und eine strich-punktierte Linie zeigt einen Bandaufbau ohne jegliche eingebettete Schicht. Das Potential des zweidimensionalen Elektronengasbereichs 14A steigt, wenn die erste eingebettete Schicht 30A gebildet ist, verglichen mit dem Fall ohne jegliche eingebettete Schicht. Somit ermöglicht es das Bilden der ersten eingebetteten Schicht 30A, eine Elektronengaskonzentration in dem zweidimensionalen Elektronengasbereich 14A zu verringern.
  • Somit bewirkt die erste eingebettete Schicht 30A, dass die Konzentration des zweidimensionalen Elektronengases direkt unterhalb des Endes 18A der Gateelektrode 18 auf der Seite der Drainelektrode 22 sinkt, und sie kann dadurch das elektrische Feld dieses Abschnitts verringern. In ähnlicher Weise bewirkt die zweite eingebettete Schicht 30B, dass eine Konzentration des zweidimensionalen Elektronengases direkt unterhalb des Endes 18B der Gateelektrode 18 auf der Seite der Sourceelektrode 20 sinkt, und sie verringert dadurch das elektrische Feld dieses Abschnitts. Daher ist es möglich, das Problem zu lösen, dass das elektrische Feld direkt unterhalb des Endes 18A der Gateelektrode 18 auf der Seite der Drainelektrode 22 und direkt unterhalb des Endes 18B der Gateelektrode 18 auf der Seite der Sourceelektrode 20 konzentriert ist, was Kristalldefekte hervorruft, und dadurch wird die Lebensdauer des Feldeffekttransistors verlängert.
  • Wenn die erste eingebettete Schicht 30A und die zweite eingebettete Schicht 30B in dem zweidimensionalen Elektronengasbereich 14A gebildet sind, steigt jedoch das Potential des zweidimensionalen Elektronengasbereichs 14A übermäßig an, was bewirkt, dass die Konzentration des zweidimensionalen Elektronengases drastisch abnimmt. In diesem Fall sind elektrische Eigenschaften, wie z. B. elektrische Hochfrequenzeigenschaften des Feldeffekttransistors, verschlechtert. Daher sind in dem Feldeffekttransistor gemäß der ersten Ausführungsform die erste eingebettete Schicht 30A und die zweite eingebettete Schicht 30B an einer Stelle eingebettet, die tiefer ist als der zweidimensionale Elektronengasbereich 14A. Das vermeidet es, dass die Konzentration des zweidimensionalen Elektronengases beträchtlich abnimmt, und kann dadurch verhindern, dass elektrische Eigenschaften verschlechtert werden.
  • Bei dem Feldeffekttransistor gemäß der ersten Ausführungsform, der aus auf GaN basierendem Material gebildet ist, wird beispielsweise eine Spannung von 60 V zwischen der Drainelektrode und der Sourceelektrode angelegt, –5 V zwischen der Gateelektrode und der Sourceelektrode und 65 V zwischen der Gateelektrode und der Drainelektrode. Wenn eine hohe Spannung zwischen der Gateelektrode und der Drainelektrode angelegt ist, neigt ein elektrisches Feld dazu, direkt unterhalb des Endes der Gateelektrode auf der Seite der Drainelektrode konzentriert zu sein, und daher ist das Bilden der ersten eingebetteten Schicht 30A wirkungsvoll. Somit kann in dem Fall eines Feldeffekttransistors, bei dem ein gewisser Grad einer hohen Spannung zwischen der Gateelektrode und der Drainelektrode angelegt ist, das Bilden der ersten eingebetteten Schicht 30A das Problem einer Konzentration des elektrischen Felds lösen, und daher ist das Material des elektrischen Feldtransistors nicht auf ein GaN basierendes Material eingeschränkt.
  • Die Wirkung des Bildens einer eingebetteten Schicht ist besonders bemerkenswert bei einem Feldeffekttransistor, bei dem eine höhere Spannung anliegt als bei einem Feldeffekttransistor, der GaAs, dessen Bandlücke 1,42 eV ist, für seine Kanalschicht verwendet.
  • Das Material der ersten eingebetteten Schicht 30A und der zweiten eingebetteten Schicht 30B ist nicht besonders eingeschränkt, solange es das Potential des zweidimensionalen Elektronengasbereichs 14A erhöht. Direkt unterhalb des Endes 18A der Gateelektrode 18 auf der Seite der Drainelektrode 22 treten Kristalldefekte, die auf eine Konzentration eines elektrischen Felds zurückzuführen sind, am wahrscheinlichsten auf. Daher kann die zweite eingebettete Schicht 30B weggelassen werden. 4 ist eine Draufsicht auf einen Feldeffekttransistor, dessen zweite eingebettete Schicht weggelassen ist.
  • 5 ist ein Diagramm, das ein Abwandlungsbeispiel für die Positionen zeigt, an denen die eingebetteten Schichten gebildet sind. Eine erste eingebettete Schicht 30C ist weiter zu der Seite der Drainelektrode 22 hin gebildet als direkt unterhalb des Endes 18A der Gateelektrode 18 auf der Seite der Drainelektrode 22. Eine zweite eingebettete Schicht 30D ist näher zu der Seite der Sourceelektrode 20 hin gebildet als direkt unterhalb des Endes 18B der Gateelektrode 18 auf der Seite der Sourceelektrode 20. Verglichen mit der ersten eingebetteten Schicht 30A hat die erste eingebettete Schicht 30C eine geringere Wirkung des Erhöhens des Potentials des zweidimensionalen Elektronengasbereichs 14A direkt unterhalb des Endes 18A. Dasselbe trifft für die zweite eingebettete Schicht 30D zu. Daher sind die eingebetteten Schichten 30C und 30D nützlich, wenn ein extrem geringes Ausmaß der Schwächung des elektrischen Felds direkt unterhalb dem Ende 18A und direkt unterhalb dem Ende 18B verwirklicht werden soll. Es sei angemerkt, dass diese Abwandlungen auch auf die Feldeffekttransistoren gemäß den folgenden Ausführungsformen anwendbar sind.
  • 6 ist eine Draufsicht auf einen Feldeffekttransistor gemäß einer zweiten Ausführungsform. Da der Feldeffekttransistor gemäß der zweiten Ausführungsform viele Punkte gemeinsam mit der ersten Ausführungsform hat, werden hauptsächlich Unterschiede zu der ersten Ausführungsform beschrieben. Erste eingebettete Schichten 30E sind in der Draufsicht mit Unterbrechungen entlang der Gateelektrode 18 gebildet. Dasselbe trifft auf die zweiten eingebetteten Schichten 30F zu.
  • Bei dem Feldeffekttransistor gemäß der zweiten Ausführungsform ist es durch Ändern der Größen der ersten eingebetteten Schichten 30E und der zweiten eingebetteten Schichten 30F, die in Form einer Insel gebildet sind, möglich, das Potential des zweidimensionalen Elektronengasbereichs 14A einfach einzustellen.
  • 7 ist eine Schnittansicht einen Feldeffekttransistors gemäß einer dritten Ausführungsform. Da der Feldeffekttransistor gemäß der dritten Ausführungsform viele Punkte gemeinsam mit der ersten Ausführungsform hat, werden hauptsächlich Unterschiede zu der ersten Ausführungsform beschrieben. Eine eingebettete Schicht 30G ist über die gesamte Oberfläche eines sog. aktiven Bereichs der Kanalschicht 14 hinweg eingebettet.
  • Bei dem Feldeffekttransistor gemäß der dritten Ausführungsform ist es möglich, das Potential des gesamten zweidimensionalen Elektronengasbereichs 14A zu erhöhen.
  • 8 ist eine Schnittansicht einen Feldeffekttransistors gemäß einer vierten Ausführungsform. Da der Feldeffekttransistor gemäß der vierten Ausführungsform viele Punkte mit der ersten Ausführungsform gemeinsam hat, werden hauptsächlich Unterschiede zu der ersten Ausführungsform beschrieben. Eine erste eingebettete Schicht 30H und eine zweite eingebettete Schicht 30J sind in einer Schnittansicht in einer dreieckigen Form gebildet. Die erste eingebettete Schicht 30H ist so gebildet, dass Erstreckungsrichtungen der jeweiligen Seiten des Dreiecks nicht zu dem Ende 18A der Gateelektrode 18 auf der Seite der Drainelektrode 22 hin gerichtet sind. Die zweite eingebettete Schicht 30J ist so gebildet, dass Erstreckungsrichtungen der jeweiligen Seiten des Dreiecks nicht zu dem Ende 18B der Gateelektrode 18 auf der Seite der Sourceelektrode 20 hin gerichtet sind.
  • Das Bilden der ersten eingebetteten Schicht 30H und der zweiten eingebetteten Schicht 30J in einer Form eines umgekehrten Dreiecks macht es möglich, zu verhindern, dass Dislokationen, die von diesen Abschnitten herrühren, sich zu Bereichen direkt unterhalb der Enden 18A und 18B erstrecken. Eine Dislokation ist in 8 durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
  • 9 ist eine Draufsicht auf einen Feldeffekttransistor gemäß einer fünften Ausführungsform. Da der Feldeffekttransistor gemäß der fünften Ausführungsform viele Punkte mit der ersten Ausführungsform gemeinsam hat, werden hauptsächlich Unterschiede zu der ersten Ausführungsform beschrieben. Eine erste eingebettete Schicht 30K und eine zweite eingebettete Schicht 30L sind in der Draufsicht so gebildet, dass die Breite der Schichten der Schichten 30K und 30L jeweils von einem Abschnitt, der einen Mittelabschnitt der Gateelektrode 18 kontaktiert, zu einem Abschnitt, der einen Endabschnitt der Gateelektrode 18 kontaktiert, abnimmt. Das bedeutet, dass die erste eingebettete Schicht 30K und die zweite eingebettete Schicht 30L in der Draufsicht in einer linearen Form gebildet sind und jeweils eine Breite haben, die in dem Mittelabschnitt am größten ist und zu den Enden hin abnimmt.
  • Der Mittelabschnitt des Feldeffekttransistors in einer Draufsicht ist ein Bereich, in dem es schwierig ist, Wärme abzuführen und die Temperatur zum Steigen neigt. Wenn daher angenommen wird, dass die Konzentration des zweidimensionales Elektronengases in dem Mittelabschnitt auf demselben Pegel liegt wie diejenige des äußeren Umfangsabschnitts, ist wahrscheinlich, dass der Mittelabschnitt zuerst verschlechtert wird. Durch das Bilden der ersten eingebetteten Schicht 30K und der zweiten eingebetteten Schicht 30L dergestalt, dass die Breiten der Schichten 30K und 30L in einer Draufsicht von einem Abschnitt, der einen Mittelabschnitt der Gateelektrode 18 kontaktiert, zu einem Abschnitt, der einen Endabschnitt der Gateelektrode 18 kontaktiert, abnehmen, wird die Konzentration des zweidimensionalen Elektronengases in dem Mittelabschnitt verringert. Somit ist es möglich, eine Verschlechterung aufgrund eines Temperaturanstiegs in dem Mittelabschnitt zu vermeiden.
  • Die Formen der ersten eingebetteten Schicht 30K und der zweiten eingebetteten Schicht 30L sind nicht auf die in 9 gezeigten eingeschränkt. Das bedeutet, dass es vorzuziehen ist, die Breiten der ersten eingebetteten Schicht und der zweiten eingebetteten Schicht so einzustellen, dass eine Wärmeverteilung des Feldeffekttransistors innerhalb seiner Ebene gleichförmig ist.
  • 10 ist eine Schnittansicht einen Feldeffekttransistors gemäß einer sechsten Ausführungsform. Da der Feldeffekttransistor gemäß der sechsten Ausführungsform viele Punkte mit der ersten Ausführung gemeinsam hat, werden hauptsächlich Unterschiede zu der ersten Ausführungsform beschrieben. Eine erste eingebettete Schicht 30M und eine zweite eingebettete Schicht 30N sind aus Kristalldefekten gebildet. Das bedeutet, dass die erste eingebettete Schicht 30M und die zweite eingebettete Schicht 30N höhere Kristalldefektdichten aufweisen als in ihrer Nachbarschaft.
  • Ionenstrahlen werden durch die Schutzschicht 24 und die Elektronenzuführschicht 16 hindurch in die Kanalschicht 14 eingebracht, und die erste eingebettete Schicht 30M und die zweite eingebettete Schicht 30N werden an Stellen gebildet, an denen die Ionen gestoppt werden. Daher wird die Ionenbeschleunigungsenergie so eingestellt, dass die erste eingebettete Schicht 30M und die zweite eingebettete Schicht 30N an Stellen gebildet werden, die tiefer sind als der zweidimensionale Elektronengasbereich 14A, in dem das zweidimensionale Elektronengas gebildet ist.
  • Mittels eines Simulationsergebnisses wurde gezeigt, dass die Ionenbeschleunigungsenergie, wenn Ar-Ionen in die Kanalschicht 14 eingebracht werden, um die erste eingebettete Schicht 30M und die zweite eingebettete Schicht 30N zu bilden, vorzugsweise in der Größenordnung von mehreren zehn bis mehreren hundert keV liegt. Die Ionen, die in die Kanalschicht 14 eingebracht werden, sind beispielsweise gewählt aus Ar, Kr, Fe, Br, Xe, Eu und B.
  • Es ist möglich, die Konzentration des zweidimensionalen Elektronengases zu verringern durch Erhöhen des Potentials des zweidimensionalen Elektronengasbereichs 14A über einen Pinning-Effekt der ersten eingebetteten Schicht 30M und der zweiten eingebetteten Schicht 30N.
  • 11 ist eine Schnittansicht einen Feldeffekttransistors gemäß einer siebten Ausführungsform. Da der Feldeffekttransistor gemäß der siebten Ausführungsform viele Punkte mit der ersten Ausführungsform gemeinsam hat, werden hauptsächlich Unterschiede zu der ersten Ausführungsform beschrieben. Die untere Oberfläche einer Gateelektrode 200 ist aus einer gekrümmten Oberfläche gebildet. Keine erste eingebettete Schicht oder zweite eingebettete Schicht ist gebildet.
  • Es gibt ein Problem, dass, wenn eine Ecke (ein Ende) der Gateelektrode in Kontakt mit der Elektronenzuführschicht 16 kommt, ein elektrisches Feld direkt unterhalb dieses Endes konzentriert ist. Der Feldeffekttransistor gemäß der siebten Ausführungsform verwendet die Gateelektrode, deren untere Oberfläche eine gekrümmte Oberfläche ist, und kann dadurch die Konzentration des elektrischen Felds direkt unterhalb des Endes der Gateelektrode 200 verhindern.
  • Die Merkmale der Feldeffekttransistoren der jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsformen können auch wie geeignet kombiniert werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften zu verhindern, während verhindert wird, dass ein elektrisches Feld direkt unterhalb des Endes der Gateelektrode auf der Seite der Drainelektrode konzentriert ist, was Kristalldefekte hervorruft.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2009-530857 [0002, 0004]

Claims (8)

  1. Ein Feldeffekttransistor, der enthält: eine Kanalschicht (14), in der ein zweidimensionales Elektronengas gebildet ist, eine Elektronenzuführschicht (16), die auf der Kanalschicht (14) gebildet ist, eine Sourceelektrode (20), die auf der Elektronenzuführschicht (16) gebildet ist, eine Drainelektrode (22), die auf der Elektronenzuführschicht (16) gebildet ist, eine Gateelektrode (18), die an einer Stelle auf der Elektronenzuführschicht (16) gebildet ist, die zwischen der Sourceelektrode (20) und der Drainelektrode (22) liegt, und eine erste eingebettete Schicht (30A), die an einer Stelle, die tiefer ist als ein zweidimensionaler Elektronengasbereich (14A), in dem das zweidimensionale Elektronengas in der Kanalschicht (14) gebildet ist, direkt unterhalb eines Endes (18A) der Gateelektrode (18) auf der Seite der Drainelektrode (22) eingebettet ist, wobei die erste eingebettete Schicht (30A) aus einem Material gebildet ist, das ein Potential des zweidimensionalen Elektronengasbereichs (14A) verglichen mit dem Fall ohne die erste eingebettete Schicht (30A) erhöht.
  2. Der Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 1, bei dem die Elektronenzuführschicht (16) aus AlGaN gebildet ist, die Kanalschicht (14) aus GaN gebildet ist und die erste eingebettete Schicht (30A) aus AlGaN gebildet ist.
  3. Der Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 1 oder 2, der weiter eine zweite eingebettete Schicht (30B) enthält, die an einer Stelle, die tiefer ist als der zweidimensionale Elektronengasbereich (14A), in dem das zweidimensionale Elektronengas in der Kanalschicht (14) gebildet ist, direkt unterhalb eines Endes (18B) der Gateelektrode (18) auf der Seite der Sourceelektrode (20) eingebettet ist, wobei die zweite eingebettete Schicht (30B) aus einem Material gebildet ist, das ein Potential des zweidimensionalen Elektronengasbereichs (14A) verglichen mit dem Fall ohne die zweite eingebettete Schicht (30B) erhöht.
  4. Der Feldeffekttransistor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Gateelektrode (18) in einer Draufsicht linear gebildet ist und die erste eingebettete Schicht (30E) in einer Draufsicht mit Unterbrechungen entlang der Gateelektrode (18) gebildet ist.
  5. Der Feldeffekttransistor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die erste eingebettete Schicht (30H) in einer Querschnittsansicht in einer dreieckigen Form gebildet ist und die erste eingebettete Schicht (30H) so gebildet ist, dass eine Erstreckungsrichtung jeder der Seiten des Dreiecks nicht zu dem Ende (18A) der Gateelektrode (18) auf der der Seite der Drainelektrode (22) hin gerichtet ist.
  6. Der Feldeffekttransistor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Gateelektrode (18) in einer Draufsicht linear gebildet ist und die erste eingebettete Schicht (30K) so gebildet ist, dass eine Breite der ersten eingebetteten Schicht (30K) in einer Draufsicht von einem Abschnitt aus, der einen Mittelabschnitt der Gateelektrode (18) kontaktiert, zu einem Abschnitt hin, der einen Endabschnitt der Gateelektrode (18) kontaktiert, abnimmt.
  7. Der Feldeffekttransistor gemäß Anspruch 1, bei dem die erste eingebettete Schicht (30M) aus einem Kristalldefekt gebildet ist.
  8. Ein Feldeffekttransistor, der enthält: eine Kanalschicht (14), in der ein zweidimensionales Elektronengas gebildet ist, eine Elektronenzuführschicht (16), die auf der Kanalschicht (14) gebildet ist, eine Sourceelektrode (20), die auf der Elektronenzuführschicht (16) gebildet ist, eine Drainelektrode (22), die auf der Elektronenzuführschicht (16) gebildet ist, und eine Gateelektrode (200), die auf der Elektronenzuführschicht (16) zwischen der Sourceelektrode (20) und der Drainelektrode (22) gebildet ist, wobei eine Unterseite der Gateelektrode (200) aus einer gekrümmten Oberfläche gebildet ist.
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