DE102015000190A1 - Dotierter Gallium-Nitrid-Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit - Google Patents

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Abstract

Ausführungsformen umfassen einen Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMT) mit einem Substrat und einer eine dotierte Komponente aufweisenden Sperrschicht. Die dotierte Komponente kann eine germaniumdotierte Schicht oder einen germaniumdotierten Puls aufweisen. Andere Ausführungsformen können Verfahren zur Herstellung eines solchen HEMT aufweisen.

Description

  • Gebiet
  • Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beziehen sich generell auf das Gebiet der Schaltkreise und insbesondere auf dotierte Gallium-Nitrid-Transistoren mit hoher Elektronenbeweglichkeit.
  • Hintergrund
  • Herkömmliche Strukturen dotierter Gallium-Nitrid(GaN)-Transistoren mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMT) werden normalerweise mit einer ternären oder quaternären Sperrschicht hergestellt. Die Sperrschicht kann Indium (In), Aluminium (Al) und/oder Gallium (Ga), zum Beispiel InxAlyGa1-x-yN, wobei x und y relative Konzentrationen bezeichnen, aufweisen. Die Sperrschicht kann epitaktisch auf einer GaN-Kanal-/Pufferschicht gewachsen sein. Die Sperrschicht induziert aufgrund spontaner Polarisation und/oder piezoelektrischer Effekte in der Nähe der Grenzfläche der Sperrschicht und der Kanalschicht Ladungen. Diese Ladungsdichte hängt stark von der Zusammensetzung des Werkstoffs der Sperrschicht und der Beschaffenheit der Oberfläche ab. In manchen Fällen muß einer großen Spannung aufgrund von Gitterfehlanpassungen Rechnung getragen werden, um die zur Herstellung von Hochleistungsgeräten notwendigen Ladungsdichten zu erreichen. Diese Spannungen aufgrund von Gitterfehlanpassungen und eine hohe Oberflächenempfindlichkeit können zur Einschränkung der Betriebssicherheit solcher Geräte führen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsformen können ohne Weiteres durch folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verstanden werden. Zur Vereinfachung dieser Beschreibung kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauelemente. Ausführungsformen sind beispielhaft, aber nicht erschöpfend, in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen abgebildet.
  • 1 zeigt schematisch einen Querschnitt einer Schichtstruktur eines Transistors gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • 2 zeigt schematisch einen Querschnitt einer weiteren Schichtstruktur eines Transistors gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • 3 zeigt schematisch einen Querschnitt einer weiteren Schichtstruktur eines Transistors gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • 4 zeigt schematisch einen Querschnitt einer weiteren Schichtstruktur eines Transistors gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • 5 ist ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Schichtstruktur eines Transistors gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • 6 ist ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Schichtstruktur eines Transistors gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • 7 zeigt schematisch eine Beispielanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • Detaillierte Beschreibung
  • In der folgenden detaillierten Beschreibung wird Bezug auf die in ihr enthaltenen beiliegenden Zeichnungen genommen, in denen durchgehend gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und in denen durch Ausführungsbeispiele die Verwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung dargestellt werden. Dabei versteht es sich, daß andere Ausführungsformen verwendet werden können und bauliche und logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne sich vom Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung zu entfernen. Deswegen ist die folgende detaillierte Beschreibung nicht in einem einschränkenden Sinne zu verstehen, und der Schutzbereich der Ausführungsformen ist durch die beigefügten Ansprüche und ihre Entsprechungen festgelegt.
  • Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung bedeutet der Satz ”A und/oder B” (A), (B) oder (A und B). Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung bedeutet der Satz ”A, B und/oder C” (A), (B), (C), (A und B), (A und C), (B und C) oder (A, B und C).
  • In der Beschreibung können Sätze wie ”in einer Ausführungsform” oder ”in Ausführungsformen” verwendet werden, welche sich jeweils auf eine oder mehrere der selben oder verschiedene Ausführungsformen beziehen. Weiter sind die Begriffe ”umfassen”, ”einbeziehen”, ”haben” und ähnliches, wie sie in Bezug auf Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, gleichbedeutend. Der Begriff ”gekoppelt” kann sich auf eine direkte Verbindung, eine indirekte Verbindung oder eine indirekte Übertragung beziehen.
  • Der Begriff ”gekoppelt mit”, zusammen mit seinen Ableitungen, kann hier verwendet werden. ”Gekoppelt” kann eine oder mehrere der folgenden Bedeutungen haben. ”Gekoppelt” kann bedeuten, daß zwei oder mehr Elemente in direkter physischer oder elektrischer Verbindung miteinander stehen. Jedoch kann ”gekoppelt” auch bedeuten, daß zwei oder mehr Elemente indirekt miteinander verbunden sind, aber immer noch zusammenwirken oder miteinander wechselwirken, und kann bedeuten, daß ein oder mehrere weitere Elemente zwischen den als gekoppelt bezeichneten Elementen gekoppelt oder verbunden sind.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann der Satz ”eine auf einer zweiten Schicht gebildete, abgeschiedene oder in einer anderen Weise aufgebaute erste Schicht” bedeuten, daß die erste Schicht über der zweiten Schicht gebildet, abgeschieden oder in einer anderen Weise aufgebaut ist und wenigstens ein Teil der ersten Schicht in direktem Kontakt (z. B. direkter physischer und/oder elektrischer Kontakt) oder in indirektem Kontakt (z. B. indem sich eine oder mehrere Schichten zwischen der ersten und der zweiten Schicht befinden) mit wenigstens einem Teil der zweiten Schicht sein kann.
  • 1 zeigt schematisch einen Querschnitt einer Schichtstruktur 100 eines Transistors gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Die Schichtstruktur 100 des Transistors oder die Struktur 100 kann ein Teil eines Transistors, beispielsweise eines HEMT-Geräts, sein. Die Struktur 100 kann auf einem Substrat 104 hergestellt sein. Ein Schichtenstapel (insgesamt als Stapel 108 bezeichnet) kann auf dem Substrat 104 abgeschieden sein. Der Stapel 108 kann Schichten aus verschiedenen Werkstoffsystemen enthalten, die eine/n oder mehrere Heteroübergänge oder Heterostrukturen bilden. Zum Beispiel kann der Stapel 108 eine auf dem Substrat 104 abgeschiedene Nukleationsschicht 112 enthalten, eine auf der Nukleationsschicht 112 abgeschiedene Pufferschicht 116, eine auf der Pufferschicht 116 abgeschiedene Sperrschicht 120 und eine auf der Sperrschicht 120 abgeschiedene Deckschicht 122. In manchen Ausführungsformen können eine oder mehrere Schichten des Stapels 108 (z. B. die Pufferschicht 116 und/oder die Sperrschicht 120) epitaktisch abgeschieden sein.
  • Das Substrat 104 kann einen Trägerwerkstoff aufweisen, auf dem der Stapel 108 abgeschieden ist. In Ausführungsformen kann das Substrat 108 eines oder mehrere Mitglieder der Menge Silizium (Si), Siliziumkarbid (SiC), Aluminiumoxid (Al2O3) oder ”Saphir”, Galliumnitrid (GaN) und/oder Aluminiumnitrid (AlN) enthalten. Andere Werkstoffe einschließlich geeigneter Halbleiterwerkstoffsysteme der Gruppe II–VI und der Gruppe III–V können in anderen Ausführungsformen für das Substrat 104 verwendet werden. In einer Ausführungsform kann das Substrat 104 aus einem beliebigen Werkstoff oder einer Kombination von Werkstoffen bestehen, auf denen Werkstoffe des Stapels 108 epitaktisch gewachsen werden können.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann die Nukleationsschicht 112 auf dem Substrat 104 bereitgestellt werden, um das Wachstum der anderen Komponenten des Stapels 108 zu fördern und/oder um einen geeigneten Übergang zwischen benachbarten Schichten, beispielsweise dem Substrat 104 und der Pufferschicht 115, bereitzustellen. Die Nukleationsschicht 112 muß nicht in allen Ausführungsformen vorhanden sein.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann die Pufferschicht 116 einen Kristallstrukturübergang zwischen dem Substrat 104 und anderen Komponenten des Stapels 108, zum Beispiel der Sperrschicht 120, bereitstellen und dadurch als Puffer- oder als Isolationsschicht zwischen dem Substrat 104 und anderen Bestandteilen der Struktur 100 wirken. Zum Beispiel kann die Pufferschicht 116 Spannungsabbau zwischen dem Substrat 104 und anderen Werkstoffen mit Gitterfehlanpassung, zum Beispiel der Sperrschicht 120, bewirken. In manchen Ausführungsformen kann die Pufferschicht 116 als ein Kanal für bewegliche Ladungsträger der Struktur 100 dienen. Die Pufferschicht 116 kann dotiert oder undotiert sein. Die Pufferschicht 116 kann epitaktisch mit dem Substrat 104 und/oder der Nukleationsschicht 112 gekoppelt sein. In manchen Ausführungsformen kann die Pufferschicht 116 aus einer Vielzahl von abgeschiedenen Filmen oder Schichten zusammengesetzt sein.
  • In manchen Ausführungsformen kann die Pufferschicht 116 einen auf Nitrid basierenden Werkstoff der Gruppe III enthalten, zum Beispiel Galliumnitrid (GaN), Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN), Indiumaluminiumgalliumnitrid (InAlGaN), Indiumaluminiumgalliumbornitrid (InAlGaBN) etc. Die Pufferschicht 116 kann eine Dicke von 1 bis 3 Mikrometer aufweisen. Das hier verwendete Dickenmaß kann in einer im wesentlichen senkrecht zu einer Hauptfläche der Schicht/Teilschicht verlaufenden Richtung gewählt sein. Die Pufferschicht 116 kann in anderen Ausführungsformen andere geeignete Werkstoffe und/oder Dicken aufweisen.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Heteroübergang zwischen der Sperrschicht 120 und der Pufferschicht 116 gebildet sein. Die Sperrschicht 120 kann eine Bandlückenenergie aufweisen, die größer ist als eine Bandlückenenergie der Pufferschicht 116. Die Sperrschicht 120 kann eine Schicht mit einer größeren Bandlücke sein, die bewegliche Ladungsträger bereitstellt, und die Pufferschicht 116 kann eine Schicht mit einer kleineren Bandlücke sein, die einen Kanal oder eine Leitungsbahn für die beweglichen Ladungsträger bereitstellt.
  • Die Sperrschicht 120 kann vorzugsweise aus drei Teilschichten aufgebaut sein, der AlGaN-Spacer-Teilschicht 124, einer n+ AlGaN-dotierten Teilschicht 128 und einer AlGaN-Teilschicht 132. In manchen Ausführungsformen können die Teilschichten der Sperrschicht 120 jeweils eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 15% aufweisen. In manchen Ausführungsformen kann die AlGaN-Spacer-Teilschicht 124 eine Dicke von ungefähr 40 Ångström aufweisen; die n+ AlGaN-dotierte Teilschicht 128 kann eine Dicke von ungefähr 10 Ångström aufweisen; und die AlGaN-Teilschicht 132 kann eine Dicke von ungefähr 150 Ångström aufweisen. Dicken und Zusammensetzungen (einschließlich der erwähnten Dotierung und/oder Aluminiumkonzentrationen) können von dem, was hier ausdrücklich beschrieben ist, in Abhängigkeit von den geplanten Leistungszielen einer einzelnen Ausführungsform abweichen.
  • In manchen Ausführungsformen kann die AlGaN-Teilschicht 132 eine Zusammensetzung aufweisen, die sich von derjenigen der anderen Schichten der Sperrschicht 120 unterscheidet. Dies kann getan werden, um durch die Veränderung der Bandstruktur den Ladungstransfer zu dem Kanal zu verbessern.
  • Das ”n+” in der n+ AlGaN-dotierten Teilschicht 128 kann besagen, daß die dotierte Teilschicht 128 einen n-Dotierstoff mit einem hohen Dotierungsgrad aufweist, zum Beispiel in der Größenordnung von einem oder mehreren dotierenden Atomen pro zehntausend Atomen. Die dotierte Teilschicht 128 kann in der Struktur 100 eine höhere Flächenladungsdichte bereitstellen, indem sie es abgegebenen Elektronen gestattet, in den durch den Abstand der Leitungsbänder der Sperrschicht 120 und der Pufferschicht 116 gebildeten Kanal überzulaufen. Dies kann wiederum die Verringerung der gesamten Spannung in dem Stapel 108 bewirken, indem die Verwendung von Werkstoffen in der Sperrschicht 120, welche eine geringere Gitterfehlanpassung bezüglich der GaN-Pufferschicht 116 aufweisen, ermöglicht/erleichtert wird. Zum Beispiel kann die Sperrschicht 120, wie oben diskutiert wurde, eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 15% aufweisen, was in Bezug auf die GaN-Pufferschicht 116 eine kleinere Gitterfehlanpassung zur Folge haben kann, als dies bei herkömmlichen AlGaN-Sperrschichten der Fall ist, welche höhere Aluminiumkonzentrationen, zum Beispiel 30%, aufweisen. Die dotierte Teilschicht 128 kann durch die Verringerung der spontanen Polarisation oder der Piezoelektrizität (bedingt durch besser gitterangepaßte Werkstoffe) jede verlorene Ladung kompensieren.
  • Germanium kann, bevorzugt über Silizium, als Dotierungsquelle verwendet werden, um hohe Dotierungsgrade zu ermöglichen. Die Verwendung von hohen Siliziumdotierungsgraden, zum Beispiel größer als ungefähr 3 × 1019 cm–3, kann mit einer Antisurfactant-Wirkung, die eine Oberfläche der dotierten Teilschicht 128 aufrauht, in Verbindung gebracht werden, was mit Strukturen, die eine hohe Beweglichkeit erlauben, unvereinbar sein kann. Andererseits kann Germanium als eine Dotierungsquelle verwendet werden, um hohe aktive Dotierungsgrade größer als zum Beispiel 3 × 1020 cm–3 zu erreichen, während noch eine glatte Oberflächenstruktur beibehalten wird. In manchen Ausführungsformen kann die dotierte Teilschicht 128 einen Dotierungsgrad von ungefähr 5 × 1019 cm–3 oder mehr aufweisen. Also kann eine verhältnismäßig dünne dotierte Teilschicht 128 verwendet werden, um zusätzlich zu der durch spontane Polarisation oder piezoelektrische Spannung bereitgestellten Ladung eine erhebliche Menge an Oberflächenladung bereitzustellen.
  • Die AlGaN-Spacer-Teilschicht 124 kann undotiert sein und kann die Elektronenstreuung von Donator-Ionen, die durch die dotierte Teilschicht 128 bereitgestellt werden, verringern.
  • Mit der skalierten Verkleinerung der Geometrie des Bauteils kann es wichtig sein, die Schottky-Barriere näher an den Kanal hin zu bewegen. Die Wiedergewinnung verlorener Ladung aufgrund der Verdünnung der Sperrschicht 120 kann mit diesem Dotierungszugang auch möglich sein.
  • 2 stellt eine alternative Ausführungsform einer Struktur 200 dar. Die Struktur 200 kann der Struktur 100 ähnlich sein, wobei, falls dies nicht anders angegeben ist, namensgleiche Bestandteile im Wesentlichen austauschbar sind.
  • Ähnlich der Struktur 100 kann die Struktur 200 einen auf einem Substrat 204 abgeschiedenen Stapel 208 aufweisen. Der Stapel 208 kann eine Nukleationsschicht 212, eine Pufferschicht 216, eine AlGaN-Spacer-Teilschicht 224, eine AlGaN-Teilschicht 232 und eine Deckschicht 222 aufweisen. Diese Bestandteile können den oben in Bezug auf die Struktur 100 beschriebenen Bestandteilen ähnlich sein. Jedoch kann die Struktur 200 anstelle einer dotierten Schicht zur Vergrößerung der Flächenladungsdichte einen dotierten Puls 228 aufweisen. Der dotierte Puls 228 kann eine dünne Auftragung eines Dotierstoffs, zum Beispiel Germanium, auf einer Oberfläche der Spacer-Teilschicht 224 sein. Der dotierte Puls 228 kann praktisch als eine Teilschicht mit Dicke null betrachtet werden. Ähnlich der dotierten Teilschicht 228 kann der dotierte Puls 228 die Flächenladung der Struktur vergrößern und dabei eine gewünschte glatte Oberflächenstruktur behalten.
  • Die Strukturen 100 und 200 können jeweils einen einzigen Heteroübergang, zum Beispiel zwischen der Sperrschicht und der Pufferschicht, aufweisen. Andere Ausführungsformen können Strukturen mit mehr als einem Heteroübergang umfassen, zum Beispiel Strukturen mit doppeltem Heteroübergang.
  • 3 zeigt eine Ausführungsform einer Struktur 300 mit einem doppelten Heteroübergang. Die Struktur 300 kann einen auf einem Substrat 304 abgeschiedenen Stapel 308 aufweisen, zum Beispiel ähnlich der Struktur 100. Jedoch kann der Stapel 308 der Struktur 300 zwei Sperrschichten, zum Beispiel die Sperrschicht 320 und die Sperrschicht 340, aufweisen, die entsprechend auf den beiden Seiten einer Kanalschicht 342 abgeschieden sind. Jede Sperrschicht kann ähnliche Teilschichten aufweisen. Zum Beispiel kann die Sperrschicht 320 eine AlGaN-Spacer-Teilschicht 324, eine n+ AlGaN-dotierte Teilschicht 328 und eine AlGaN-Teilschicht 332 aufweisen. In gleicher Weise kann die Sperrschicht 340 eine AlGaN-Spacer-Teilschicht 344, eine n+ AlGaN-dotierte Teilschicht 348 und eine AlGaN-Teilschicht 352 aufweisen.
  • Die Teilschichten der Sperrschicht 320 können im Allgemeinen Abmessungen, Zusammensetzungen und/oder Eigenschaften aufweisen, welche ähnlich zu denen der oben beschriebenen Teilschichten der Sperrschicht 120 sind. Jedoch können die Teilschichten der Sperrschicht 340 in manchen Ausführungsformen in ihren Abmessungen, Zusammensetzungen und/oder Merkmalen davon abweichen. Zum Beispiel kann die AlGaN-Spacer-Teilschicht 344 eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 4% aufweisen und kann eine Dicke von ungefähr 40 Ångström haben. Die n+ AlGaN-dotierte Teilschicht 348 kann auch eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 4% aufweisen und kann eine Dicke von ungefähr 10 Ångström haben. Die geringere Aluminiumkonzentration der Sperrschicht 320 im Vergleich zur Sperrschicht 340 kann ein Gas an Löchern an der Grenzfläche des Kanals verhindern und/oder die Ausrichtung der Bänder und die Ladung in der Kanalschicht 342 vereinfachen/ermöglichen.
  • Ähnlich zu der obigen Beschreibung in Bezug auf Teilschicht 132 können die Zusammensetzungen der Teilschichten 332 und 352 von denen der anderen Teilschichten der Sperrschichten 320 und 340 jeweils abweichen.
  • Die n+ AlGaN-dotierte Teilschicht 348 kann einen Germanium-Dotierstoff mit einem Dotierungsgrad von ungefähr 5 × 1019 cm–3 oder mehr aufweisen. In manchen Ausführungsformen kann die AlGaN-Teilschicht 352 eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 4% aufweisen und eine Dicke von ungefähr 8.000 Ångström haben.
  • Die Kanalschicht 342 kann aus GaN zusammengesetzt sein und kann eine Dicke von ungefähr 250 Ångström aufweisen. Eine Grenzschicht zwischen der Kanalschicht 342 und der Sperrschicht 320 kann einen ersten Heteroübergang bilden, während eine Grenzschicht zwischen der Kanalschicht 342 und der Sperrschicht 340 einen zweiten Heteroübergang bilden kann.
  • 4 zeigt eine andere Ausführungsform einer Struktur 400 mit einem doppelten Heteroübergang. Die Struktur 400 kann einen Stapel 408 auf einem Substrat 404 aufweisen, zum Beispiel ähnlich der Struktur 200. Jedoch kann der Stapel 408 der Struktur 400 zwei Sperrschichten aufweisen, zum Beispiel die Sperrschicht 420 und die Sperrschicht 440, die entsprechend auf den beiden Seiten der Kanalschicht 442 abgeschieden sind. Jede Sperrschicht kann ähnliche Teilschichten aufweisen. Zum Beispiel kann die Sperrschicht 420 eine AlGaN-Spacer-Teilschicht 424, einen dotierten Puls 428 und eine AlGaN-Teilschicht 432 aufweisen. In ähnlicher Weise kann die Sperrschicht 440 eine AlGaN-Spacer-Teilschicht 444, einen dotierten Puls 448 und eine AlGaN-Teilschicht 452 aufweisen.
  • Die Teilschichten der Sperrschicht 420 können im Allgemeinen Abmessungen, Zusammensetzungen und/oder Eigenschaften aufweisen, die ähnlich zu denen der Teilschichten der oben beschriebenen Sperrschicht 220 sind. Jedoch können die Teilschichten der Sperrschicht 440 in manchen Ausführungsformen sich in ihren Abmessungen, Zusammensetzungen und/oder Eigenschaften davon unterscheiden. Zum Beispiel kann die AlGaN-Spacer-Teilschicht 444 eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 4% aufweisen und kann eine Dicke von ungefähr 40 Ångström haben. Die AlGaN-Teilschicht 452 kann eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 4% aufweisen und kann eine Dicke von ungefähr 8.000 Ångström haben.
  • In manchen Ausführungsformen kann der Transistor mit den Strukturen 100, 200, 300 und/oder 400 für Anwendungen im Bereich der Radiofrequenz (HF), der Logik und/oder der Leistungsumwandlung verwendet werden. Zum Beispiel können Transistoren mit den Strukturen 100, 200, 300 und/oder 400 ein effizientes Umwandlungsgerät für Leistungsschaltanwendungen einschließlich Leistungsaufbereitungsanwendungen, wie zum Beispiel Gleichrichter, Gleichspannungswandler, Wechselrichter und ähnlichem, bereitstellen.
  • 5 ist ein Flußdiagramm eines Verfahrens 500 zur Herstellung einer Struktur mit einem einzelnen Heteroübergang, zum Beispiel der Struktur 100 oder 200, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • Bei 504 kann das Verfahren 500 die Bildung einer Pufferschicht (zum Beispiel Pufferschicht 116 oder 216) auf einem Substrat (zum Beispiel Substrat 104 oder 204) umfassen. Die Bildung der Pufferschicht kann die epitaktische Abscheidung eines Werkstoffs einer Pufferschicht auf dem Substrat umfassen. Die Pufferschicht kann in manchen Ausführungsformen aus mehreren Schichten bestehen. Wie oben bemerkt wurde, kann in manchen Ausführungsformen die Pufferschicht GaN aufweisen. In manchen Ausführungsformen kann eine Nukleationsschicht (zum Beispiel die Nukleationsschicht 112 oder 212) auf dem Substrat gebildet werden, und die Pufferschicht kann oben auf der Nukleationsschicht gebildet werden.
  • Die hier beschriebenen Herstellungsverfahren können eine beliebige Art eines Herstellungsverfahrens aufweisen, das für die Werkstoffe und die Ziele des jeweiligen Halbleiterprozesses geeignet ist. In manchen Ausführungsformen kann die Herstellung chemische Gasphasenabscheidungen (chemical vapor deposition; CVD), Atomschichtabscheidung, metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (metalorganic chemical vapor deposition; MOCVD) etc. aufweisen.
  • Bei 508 kann das Verfahren 500 weiter die Bildung einer Spacer-Teilschicht (zum Beispiel der AlGaN-Spacer-Teilschicht 124 oder 224) auf der Pufferschicht aufweisen. Wie oben diskutiert wurde, kann die Spacer-Teilschicht eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 15% aufweisen und eine Dicke von ungefähr 40 Ångström haben.
  • Bei 512 kann das Verfahren 500 weiter die Bildung einer dotierten Komponente auf der Spacer-Teilschicht aufweisen. In manchen Ausführungsformen kann die dotierte Komponente eine dotierte Schicht, zum Beispiel die n+ AlGaN-dotierte Teilschicht 128, aufweisen. Wie oben diskutiert wurde, kann die dotierte Schicht eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 15%, einen Germanium-Dotierungsgrad von ungefähr 5 × 1019 cm–3 oder mehr und eine Dicke von ungefähr 10 Ångström aufweisen. In manchen Ausführungsformen kann die dotierte Komponente einen dotierten Puls aufweisen, zum Beispiel den dotierten Puls 228, in dem eine Anreicherung des ausgewählten Dotierstoffs, zum Beispiel Germanium, direkt auf der darunterliegenden Spacer-Teilschicht angebracht wird. Die Bildung eines dotierten Pulses kann die Abscheidung von Germanium-Atomen auf einer Oberfläche (Grenzfläche) während der Unterbrechung eines epitaktischen Wachstumsvorgangs umfassen.
  • In manchen Ausführungsformen kann die dotierte Komponente durch ein delta-dotiertes Verfahren (delta-doped process) gebildet werden. Ein delta-dotiertes Verfahren kann zum Beispiel ein MOCVD verwenden, um dünne Schichten mit einem hohen Dotierungsgrad zu erhalten. In manchen Ausführungsformen können mehrere Wachstumsschritte verwendet werden, wobei der Grundwerkstoff, zum Beispiel AlGaN, und die Dotierungsquelle, zum Beispiel Germanium, nacheinander geöffnet werden. In manchen Ausführungsformen kann der Grundwerkstoff durchgehend geöffnet sein, und die Dotierungsquelle kann mit Unterbrechungen geöffnet werden.
  • Bei 516 kann das Verfahren 500 weiter die Bildung einer Sperr-Teilschicht, zum Beispiel der AlGaN-Teilschicht 132 oder 232, oben auf der dotierten Komponente aufweisen. Wie oben diskutiert wurde, kann die Sperr-Teilschicht AlGaN mit einer Aluminiumkonzentration von ungefähr 15% und einer Dicke von ungefähr 150 Ångström sein.
  • Bei 520 kann das Verfahren 500 weiter die Bildung einer Deckschicht, zum Beispiel der GaN-Deckschicht 122 oder 222, aufweisen. Die Deckschicht kann eine Dicke von ungefähr 20 Ångström aufweisen.
  • 6 ist ein Flußdiagramm eines Verfahrens 600 zur Herstellung einer Struktur mit einem doppelten Heteroübergang, zum Beispiel der Struktur 300 und/oder 400, gemäß manchen Ausführungsformen.
  • Bei 604 kann das Verfahren 600 die Bildung einer Sperr-Teilschicht, zum Beispiel einer AlGaN-Teilschicht 352 oder 452, auf einem Substrat, zum Beispiel dem Substrat 304 oder 404, umfassen. Die Bildung der Sperr-Teilschicht kann die epitaktische Abscheidung eines Werkstoffs der Teilschicht auf dem Substrat umfassen. Wie oben bemerkt wurde, kann in manchen Ausführungsformen die Sperr-Teilschicht AlGaN aufweisen und kann eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 4% und eine Dicke von ungefähr 8000 Ångström aufweisen. In manchen Ausführungsformen kann eine Nukleationsschicht, zum Beispiel die Nukleationsschicht 312 oder 412, auf dem Substrat gebildet werden, und die Sperr-Teilschicht kann oben auf der Nukleationsschicht gebildet werden.
  • Bei 608 kann das Verfahren 600 weiter die Bildung einer dotierten Komponente auf der Sperr-Teilschicht umfassen. In manchen Ausführungsformen kann die dotierte Komponente eine dotierte Schicht, zum Beispiel die n+ AlGaN-dotierte Teilschicht 348, aufweisen. Die Dotierung der dotierten Schicht kann wie oben beschrieben durchgeführt werden. Wie oben weiter diskutiert wurde, kann die dotierte Schicht eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 4%, einen Germanium-Dotierungsgrad von ungefähr 5 × 1019 cm–3 oder mehr und eine Dicke von ungefähr 10 Ångström in manchen Ausführungsformen aufweisen.
  • In manchen Ausführungsformen kann die dotierte Komponente einen dotierten Puls, zum Beispiel den dotierten Puls 448, aufweisen. In diesen Ausführungsformen kann eine Anreicherung des ausgewählten Dotierstoffs, zum Beispiel Germanium, direkt auf die darunterliegende Sperr-Teilschicht aufgetragen werden.
  • Bei 612 kann das Verfahren 600 weiter die Bildung einer Spacer-Teilschicht, zum Beispiel der AlGaN-Spacer-Teilschicht 344 oder 224, auf der Sperr-Teilschicht umfassen. Die Spacer-Teilschicht kann in manchen Ausführungsformen AlGaN mit einer Aluminiumkonzentration von ungefähr 4% und einer Dicke von ungefähr 40 Ångström aufweisen.
  • Bei 616 kann das Verfahren 600 die Bildung einer Kanalschicht, zum Beispiel der Kanalschicht 342 oder 442, umfassen. Wie oben dargelegt wurde, kann die Kanalschicht in manchen Ausführungsformen aus GaN zusammengesetzt sein und eine Dicke von ungefähr 250 Ångström aufweisen.
  • Bei 620 kann das Verfahren 600 die Bildung einer Spacer-Schicht, zum Beispiel der Spacer-Schicht 324 oder 424, umfassen. Wie oben dargelegt wurde, kann die Spacer-Schicht in manchen Ausführungsformen aus AlGaN zusammengesetzt sein und eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 15% und eine Dicke von ungefähr 40 Ångström aufweisen.
  • Bei 624 kann das Verfahren 600 die Bildung einer dotierten Komponente auf der Spacer-Teilschicht umfassen. In manchen Ausführungsformen kann die dotierte Komponente eine dotierte Schicht, zum Beispiel die n+ AlGaN-dotierte Teilschicht 328, aufweisen. Die Dotierung der dotierten Schicht kann wie oben beschrieben durchgeführt werden. Wie oben dargestellt wurde, kann die dotierte Schicht in manchen Ausführungsformen eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 15%, einen Germanium-Dotierungsgrad von ungefähr 5 × 1019 cm–3 oder mehr und eine Dicke von ungefähr 10 Ångström aufweisen.
  • In manchen Ausführungsformen kann die dotierte Komponente einen dotierten Puls, zum Beispiel den dotierten Puls 428, aufweisen. In diesen Ausführungsformen kann eine Anreicherung des ausgewählten Dotierstoffs, zum Beispiel Germanium, direkt auf die darunterliegende Spacer-Teilschicht aufgetragen werden.
  • Bei 628 kann das Verfahren 600 weiter die Bildung einer Sperr-Teilschicht, zum Beispiel der AlGaN-Teilschicht 332 oder 432, auf der dotierten Komponente umfassen. Wie oben dargelegt wurde, kann in manchen Ausführungsformen die Sperr-Teilschicht aus AlGaN zusammengesetzt sein und kann eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 15% und eine Dicke von ungefähr 150 Ångström aufweisen.
  • Bei 632 kann das Verfahren 600 weiter die Bildung einer Deckschicht, zum Beispiel der GaN-Deckschicht 322 oder 422, umfassen. Wie oben dargelegt wurde, kann die Deckschicht in manchen Ausführungsformen aus GaN zusammengesetzt sein und kann eine Dicke von ungefähr 20 Ångström aufweisen.
  • Verschiedene Verfahren werden der Reihe nach als mehrere getrennte Verfahren in einer Weise beschrieben, die am hilfreichsten zum Verständnis der beanspruchten Thematik ist. Jedoch soll die Reihenfolge dieser Beschreibung nicht derart ausgelegt werden, als ob diese Vorgänge notwendigerweise von einer Reihenfolge abhängen. Insbesondere müssen diese Vorgänge nicht in der Reihenfolge der Darstellung durchgeführt werden. Beschriebene Vorgänge können in einer anderen Reihenfolge als in der beschriebenen Ausführungsform durchgeführt werden. Verschiedene zusätzliche Vorgänge können durchgeführt werden, und/oder beschriebene Vorgänge können in zusätzlichen Ausführungsformen weggelassen werden.
  • Transistoren mit den hier beschriebenen Strukturen, zum Beispiel den Strukturen 100, 200, 300 und/oder 400, und Geräte, die solche Transistoren aufweisen, können in verschiedenen anderen Geräten und Anordnungen eingebaut sein. Eine Übersicht einer Beispielanordnung 700 ist in 7 dargestellt. Wie dargestellt ist, enthält die Anordnung 700 eine Leistungsverstärker(PA)-Baugruppe (power amplifier (PA) module) 704, die in manchen Ausführungsformen eine Hochfrequenz(HF)-PA-Baugruppe sein kann. Die Anordnung 700 kann, wie dargestellt ist, einen mit der Leistungsverstärker-Baugruppe 704 gekoppelten Sendeempfänger 708 aufweisen. Die PA-Baugruppe 704 kann einen oder mehrere Transistoren 712 mit zum Beispiel den Strukturen 100, 200, 300 und/oder 400 aufweisen. In manchen Ausführungsformen kann der Transistor 712 in zusätzlichen/alternativen Komponenten der Anordnung 700 angeordnet sein.
  • Die Leistungsverstärker-Baugruppe 704 kann ein HF-Eingangssignal von dem Sendeempfänger 708 empfangen. Die Leistungsverstärker-Baugruppe 704 kann das HF-Eingangssignal verstärken, um ein verstärktes HF-Ausgangssignal an ein Antennen-Schaltermodul (antenna switch module; ASM) 716 zu leiten. Das ASM 716 kann eine drahtlose Übertragung (over-the-air transmission; OTA transmission) des verstärkten HF-Ausgangssignals über eine Antennenanordnung 720 bewirken. Das ASM 716 kann auch HF-Signale über die Antennenanordnung 720 erhalten und die erhaltenen HF-Signale entlang einer Empfangskette, die zum Beispiel rauscharme Verstärker, Filter etc. aufweisen kann, an den Sendeempfänger 708 koppeln.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann die Antennenanordnung 720 eine oder mehrere gerichtete und/oder ungerichtete Antennen aufweisen, einschließlich z. B. einer Dipolantenne, einer Monopolantenne, einer Patch-Antenne, einer Schleifenantenne, einer Mikrostreifenantenne oder einer anderen für OTA-Übertragung/Empfang von HF-Signalen geeigneten Art von Antenne.
  • Die Anordnung 700 kann auch einen Hauptprozessor 724 zur Durchführung eines grundlegenden Programms eines Betriebssystems, das in einem Speicher 728 abgespeichert ist, aufweisen, um den gesamten Betrieb der Anordnung 700 zu steuern. Zum Beispiel kann der Hauptprozessor 724 den Empfang von Signalen und die Übertragung von Signalen durch den Sendeempfänger 708 steuern. Der Hauptprozessor 724 kann dazu in der Lage sein, andere in dem Speicher 728 vorhandene Prozesse und Programme auszuführen und Daten in den Speicher hinein und aus dem Speicher heraus zu bewegen, wie es für einen laufenden Prozeß notwendig ist.
  • Die Anordnung 700 kann eine beliebige Anordnung sein, die einen Leistungsverstärker aufweist. Der Transistor 712 kann ein effizientes Umwandlungsgerät für Leistungsschaltanwendungen einschließlich Leistungsaufbereitungsanwendungen, wie z. B. Gleichrichter, Gleichspannungswandler, Wechselrichter und ähnlichem, bereitstellen. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Anordnung 700 besonders nützlich zur Leistungsverstärkung bei Hochfrequenzleistungen und -frequenzen sein. Zum Beispiel kann die Anordnung 700 für eine oder mehrere Anwendungen im Bereich der terrestrischen und Satellitenkommunikation, für Radarsysteme und möglicherweise für verschiedene industrielle und medizinische Anwendungen geeignet sein. Um genauer zu sein, kann die Anordnung 700 in verschiedenen Ausführungsformen eine ausgewählte Anordnung einer Radaranlage, eines Satellitenkommunikationsgerätes, eines Mobilteils, einer Basisstation von Mobiltelefonen, eines Rundfunksystems oder eines Fernsehverstärkersystems sein.
  • Verschiedene beispielhafte Ausführungsformen sind unten beschrieben.
  • Beispiel 1 umfaßt eine Vorrichtung mit: einem Substrat; einer auf dem Substrat abgeschiedenen Galliumnitrid(GaN)-Pufferschicht; und einer auf der GaN-Pufferschicht abgeschiedenen, eine dotierte Komponente aufweisenden Aluminiumgalliumnitrid(AlGaN)-Sperrschicht.
  • Beispiel 2 umfaßt die Vorrichtung des Beispiels 1, wobei die dotierte Komponente einen dotierten Puls aufweist.
  • Beispiel 3 umfaßt die Vorrichtung des Beispiels 1, wobei die dotierte Komponente eine dotierte Schicht aufweist.
  • Beispiel 4 umfaßt die Vorrichtung des Beispiels 3, wobei die dotierte Schicht eine Dicke von ungefähr 10 Ångström aufweist.
  • Beispiel 5 umfaßt die Vorrichtung des Beispiels 3, wobei die dotierte Schicht mit Germanium dotiert ist.
  • Beispiel 6 umfaßt die Vorrichtung des Beispiels 5, wobei der Dotierungsgrad ungefähr 5 × 1019 cm–3 oder mehr ist.
  • Beispiel 7 umfaßt die Vorrichtung des Beispiels 1, wobei die AlGaN-Sperrschicht eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 15% aufweist.
  • Beispiel 8 umfaßt die Vorrichtung des Beispiels 1, wobei die AlGaN-Sperrschicht weiter zwischen der dotierten Komponente und der GaN-Pufferschicht eine Spacer-Teilschicht aufweist.
  • Beispiel 9 umfaßt eine Vorrichtung mit: einer ersten Aluminiumgalliumnitrid(AlGaN)-Sperrschicht; einer zur Bildung eines ersten Heteroübergangs mit der ersten Sperrschicht gekoppelten Galliumnitrid(GaN)-Kanalschicht; und einer zur Bildung eines zweiten Heteroübergangs an die Kanalschicht gekoppelten zweiten AlGaN-Sperrschicht, wobei die erste oder die zweite AlGaN-Sperrschicht eine dotierte Komponente enthält.
  • Beispiel 10 umfaßt die Vorrichtung des Beispiels 9, wobei die erste AlGaN-Sperrschicht eine erste dotierte Komponente enthält und die zweite AlGaN-Sperrschicht eine zweite dotierte Komponente enthält.
  • Beispiel 11 umfaßt die Vorrichtung des Beispiels 10, wobei die erste und die zweite dotierte Komponente eine erste bzw. zweite dotierte Schicht aufweisen.
  • Beispiel 12 umfaßt die Vorrichtung des Beispiels 11, wobei die erste dotierte Schicht eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 15%, einen Germanium-Dotierungsgrad von ungefähr 5 × 1019 cm–3 oder mehr und eine Dicke von ungefähr 10 Ångström aufweist.
  • Beispiel 13 umfaßt die Vorrichtung des Beispiels 11, wobei die zweite dotierte Schicht eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 4%, einen Germanium-Dotierungsgrad von ungefähr 5 × 1019 cm–3 oder mehr und eine Dicke von ungefähr 10 Ångström aufweist.
  • Beispiel 14 umfaßt die Vorrichtung des Beispiels 10, wobei die erste und die zweite dotierte Komponente erste und zweite dotierte Pulse aufweisen.
  • Beispiel 15 umfaßt die Vorrichtung des Beispiels 9, wobei die erste AlGaN-Sperrschicht eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 15% und die zweite AlGaN-Sperrschicht eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 4% aufweist.
  • Beispiel 16 umfaßt ein Verfahren mit: Bildung einer Galliumnitrid(GaN)-Pufferschicht; Bildung einer Aluminiumgalliumnitrid(AlGaN)-Sperrschicht auf der GaN-Pufferschicht, wobei die Bildung der AlGaN-Sperrschicht die Bildung einer dotierten Komponente unter Verwendung eines Germanium-Dotierstoffes umfaßt.
  • Beispiel 17 umfaßt das Verfahren des Beispiels 16, wobei die Bildung der dotierten Komponente Folgendes umfaßt: Bildung einer dotierten Schicht mit einem Dotierungsgrad von ungefähr 5 × 1019 cm–3 oder mehr.
  • Beispiel 18 umfaßt das Verfahren des Beispiels 16, wobei die Bildung der dotierten Komponente Folgendes umfaßt: Bildung eines dotierten Pulses.
  • Beispiel 19 umfaßt ein Verfahren mit: Bildung einer ersten Aluminiumgalliumnitrid(AlGaN)-Sperrschicht auf einem Substrat; Bildung eines Galliumnitrid(GaN)-Kanals auf der ersten AlGaN-Sperrschicht; Bildung einer zweiten AlGaN-Sperrschicht auf dem GaN-Kanal, wobei die Bildung der ersten oder der zweiten AlGaN-Sperrschicht die Bildung einer dotierten Komponente umfaßt.
  • Beispiel 20 umfaßt das Verfahren des Beispiels 19, wobei die Bildung der dotierten Komponente Folgendes umfaßt: Bildung einer dotierten Schicht mit einem Dotierungsgrad von ungefähr 5 × 1019 cm–3 oder mehr.
  • Beispiel 21 umfaßt das Verfahren des Beispiels 16, wobei die Bildung der dotierten Komponente Folgendes umfaßt: Bildung eines dotierten Pulses.
  • Beispiel 22 umfaßt eine Anordnung mit: einem Sendeempfänger zur Erzeugung von HF-Signalen; und einer an den Sendeempfänger gekoppelten Leistungsverstärker-Baugruppe zur Verstärkung der HF-Signale von dem Sendeempfänger und zur Bereitstellung verstärkter HF-Signale an ein Antennen-Schaltermodul, wobei die Leistungsverstärker-Baugruppe einen Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMT) umfaßt, mit: einem Substrat; und einer auf dem Substrat abgeschiedenen Aluminiumgalliumnitrid(AlGaN)-Sperrschicht, wobei die AlGaN-Sperrschicht eine mit Germanium dotierte Komponente aufweist.
  • Beispiel 23 umfaßt die Anordnung des Beispiels 22, wobei der HEMT einen einfachen oder einen doppelten Heteroübergang aufweist.
  • Beispiel 24 umfaßt die Anordnung des Beispiels 22, wobei die AlGaN-Sperrschicht eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 15% aufweist.
  • Obwohl gewisse Ausführungsformen zum Zweck der Beschreibung hier dargestellt und erläutert wurden, kann eine große Vielfalt von alternativen und/oder äquivalenten Ausführungsformen oder Anwendungen, für die das Erreichen desselben Zwecks berechnet wurde, die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen ersetzen, ohne daß es zu einer Entfernung vom Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung kommt. Diese Anmeldung zielt darauf ab, irgendwelche Anpassungen oder Änderungen der hier erläuterten Ausführungsformen zu erfassen. Deshalb wird offensichtlich darauf abgezielt, daß die hier beschriebenen Ausführungsformen nur durch die Patentansprüche und ihre Entsprechungen eingeschränkt werden.

Claims (24)

  1. Vorrichtung mit: einem Substrat; einer auf dem Substrat angeordneten Galliumnitrid(GaN)-Pufferschicht; und einer auf der GaN-Pufferschicht angeordneten, eine dotierte Komponente aufweisenden Aluminiumgalliumnitrid(AlGaN)-Sperrschicht.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die dotierte Komponente einen dotierten Puls aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die dotierte Komponente eine dotierte Schicht aufweist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die dotierte Schicht eine Dicke von ungefähr 10 Ångström aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die dotierte Schicht mit Germanium dotiert ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Dotierungsgrad ungefähr 5 × 1019 cm–3 oder mehr ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die AlGaN-Sperrschicht eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 15% aufweist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die AlGaN-Sperrschicht weiter zwischen der dotierten Komponente und der GaN-Pufferschicht eine Spacer-Teilschicht aufweist.
  9. Vorrichtung mit: einer ersten Aluminiumgalliumnitrid(AlGaN)-Sperrschicht; einer zur Bildung eines ersten Heteroübergangs mit der ersten Sperrschicht gekoppelten Galliumnitrid(GaN)-Kanalschicht; und einer zur Bildung eines zweiten Heteroübergangs mit der Kanalschicht gekoppelten zweiten AlGaN-Sperrschicht, wobei die erste oder die zweite AlGaN-Sperrschicht eine dotierte Komponente enthält.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die erste AlGaN-Sperrschicht eine erste dotierte Komponente enthält und die zweite AlGaN-Sperrschicht eine zweite dotierte Komponente enthält.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die erste und die zweite dotierte Komponente eine erste bzw. zweite dotierte Schicht aufweisen.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die erste Schicht eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 15%, einen Germanium-Dotierungsgrad von ungefähr 5 × 1019 cm–3 oder mehr und eine Dicke von ungefähr 10 Ångström aufweist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die zweite dotierte Schicht eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 4%, einen Germanium-Dotierungsgrad von ungefähr 5 × 1019 cm–3 oder mehr und eine Dicke von ungefähr 10 Ångström aufweist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die erste und die zweite Komponente erste und zweite dotierte Pulse aufweisen.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die erste AlGaN-Sperrschicht eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 15% und die zweite AlGaN-Sperrschicht eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 4% aufweist.
  16. Verfahren mit folgenden Schritten: Bildung einer Galliumnitrid(GaN)-Pufferschicht; Bildung einer Aluminiumgalliumnitrid(AlGaN)-Sperrschicht auf der GaN-Pufferschicht, wobei die Bildung der AlGaN-Sperrschicht die Bildung einer dotierten Komponente unter Verwendung eines Germanium-Dotierstoffes umfaßt.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Bildung der dotierten Komponente Folgendes umfaßt: Bildung einer dotierten Schicht mit einem Dotierungsgrad von ungefähr 5 × 1019 cm–3 oder mehr.
  18. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Bildung der dotierten Komponente Folgendes umfaßt: Bildung eines dotierten Pulses.
  19. Verfahren mit: Bildung einer ersten Aluminiumgalliumnitrid(AlGaN)-Sperrschicht auf einem Substrat; Bildung eines Galliumnitrid(GaN)-Kanals auf der ersten AlGaN-Sperrschicht; Bildung einer zweiten AlGaN-Sperrschicht auf dem GaN-Kanal, wobei die Bildung der ersten oder der zweiten AlGaN-Sperrschicht die Bildung einer dotierten Komponente umfaßt.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Bildung der dotierten Komponente Folgendes umfaßt: Bildung einer dotierten Schicht mit einem Dotierungsgrad von ungefähr 5 × 1019 cm–3 oder mehr.
  21. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Bildung der dotierten Komponente Folgendes umfaßt: Bildung eines dotierten Pulses.
  22. Anordnung mit: einem Sendeempfänger zur Erzeugung von HF-Signalen; und einer an den Sendeempfänger gekoppelten Leistungsverstärker-Baugruppe zur Verstärkung der HF-Signale von dem Sendeempfänger und zur Bereitstellung verstärkter HF-Signale an ein Antennenschaltermodul, wobei die Leistungsverstärker-Baugruppe einen Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMT) umfaßt, mit: einem Substrat; und einer auf dem Substrat angeordneten Aluminiumgalliumnitrid(AlGaN)-Sperrschicht, wobei die AlGaN-Sperrschicht eine mit Germanium dotierte Komponente enthält.
  23. Anordnung nach Anspruch 22, wobei der HEMT einen einfachen oder einen doppelten Heteroübergang aufweist.
  24. Anordnung nach Anspruch 22 oder 23, wobei die AlGaN-Sperrschicht eine Aluminiumkonzentration von ungefähr 15% aufweist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11682720B2 (en) 2018-04-27 2023-06-20 Sony Semiconductor Solutions Corporation Switching transistor and semiconductor module to suppress signal distortion

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9972708B2 (en) * 2016-03-25 2018-05-15 Qorvo Us, Inc. Double heterojunction field effect transistor with polarization compensated layer
JP7007548B2 (ja) * 2017-05-16 2022-01-24 富士通株式会社 化合物半導体装置及びその製造方法
WO2019066953A1 (en) 2017-09-29 2019-04-04 Intel Corporation REDUCED CONTACT RESISTANCE GROUP III (N-N) NITRIDE DEVICES AND METHODS OF MAKING SAME
WO2019066935A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 Intel Corporation REDUCED CONTACT RESISTANCE GROUP III (N-N) NITRIDE DEVICES AND METHODS OF MAKING THE SAME
US20190267480A1 (en) * 2018-02-26 2019-08-29 Duet Microelectronics Inc. Anti-barrier-conduction (abc) spacers for high electron-mobility transistors (hemts)
JP7439536B2 (ja) * 2020-01-28 2024-02-28 富士通株式会社 半導体装置
CN115954378B (zh) * 2023-03-15 2023-06-02 江西兆驰半导体有限公司 氮化镓功率器件及其制备方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5670798A (en) * 1995-03-29 1997-09-23 North Carolina State University Integrated heterostructures of Group III-V nitride semiconductor materials including epitaxial ohmic contact non-nitride buffer layer and methods of fabricating same
US5679965A (en) * 1995-03-29 1997-10-21 North Carolina State University Integrated heterostructures of Group III-V nitride semiconductor materials including epitaxial ohmic contact, non-nitride buffer layer and methods of fabricating same
JPH10335637A (ja) * 1997-05-30 1998-12-18 Sony Corp ヘテロ接合電界効果トランジスタ
WO2003050849A2 (en) * 2001-12-06 2003-06-19 Hrl Laboratories, Llc High power-low noise microwave gan heterojunction field effet transistor
US7919791B2 (en) * 2002-03-25 2011-04-05 Cree, Inc. Doped group III-V nitride materials, and microelectronic devices and device precursor structures comprising same
US6787826B1 (en) * 2003-03-14 2004-09-07 Triquint Semiconductor, Inc. Heterostructure field effect transistor
US7700973B2 (en) * 2003-10-10 2010-04-20 The Regents Of The University Of California GaN/AlGaN/GaN dispersion-free high electron mobility transistors
US7612390B2 (en) * 2004-02-05 2009-11-03 Cree, Inc. Heterojunction transistors including energy barriers
US7236053B2 (en) * 2004-12-31 2007-06-26 Cree, Inc. High efficiency switch-mode power amplifier
US8519438B2 (en) * 2008-04-23 2013-08-27 Transphorm Inc. Enhancement mode III-N HEMTs
US20100270591A1 (en) * 2009-04-27 2010-10-28 University Of Seoul Industry Cooperation Foundation High-electron mobility transistor
US8344420B1 (en) * 2009-07-24 2013-01-01 Triquint Semiconductor, Inc. Enhancement-mode gallium nitride high electron mobility transistor
US8541817B2 (en) * 2009-11-06 2013-09-24 Nitek, Inc. Multilayer barrier III-nitride transistor for high voltage electronics
US20110233521A1 (en) * 2010-03-24 2011-09-29 Cree, Inc. Semiconductor with contoured structure
JP2011254058A (ja) * 2010-06-04 2011-12-15 Toshiba Corp 化合物半導体エピタキシャルウエハ及び高周波半導体装置
KR101252032B1 (ko) * 2010-07-08 2013-04-10 삼성전자주식회사 반도체 발광소자 및 이의 제조방법
US20130032860A1 (en) * 2011-08-01 2013-02-07 Fabio Alessio Marino HFET with low access resistance
US8865565B2 (en) * 2011-08-02 2014-10-21 Kabushiki Kaisha Toshiba LED having a low defect N-type layer that has grown on a silicon substrate
US9012939B2 (en) * 2011-08-02 2015-04-21 Kabushiki Kaisha Toshiba N-type gallium-nitride layer having multiple conductive intervening layers
JP2013207107A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Fujitsu Ltd 化合物半導体装置及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11682720B2 (en) 2018-04-27 2023-06-20 Sony Semiconductor Solutions Corporation Switching transistor and semiconductor module to suppress signal distortion

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