DE102020202014A1 - Vertical field effect transistor and method of forming the same - Google Patents

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Abstract

Es wird ein vertikaler Feldeffekttransistor (10) bereitgestellt, aufweisend: ein Galliumnitrid-Substrat (11) mit einer N-polaren Seite (47); einen Galliumnitrid-Driftbereich (12) auf der N-polaren Seite (47); eine Graben-Struktur (50) auf oder über dem Galliumnitrid-Driftbereich (12), wobei die Graben-Struktur (50) eine undotierte oder im Wesentlichen undotierte Galliumnitrid-Schicht (17) und eine Nitrid-haltige Barriereschicht (21) vertikal zwischen der Galliumnitrid-Schicht (17) und dem Driftbereich (12) aufweist, wobei die Galliumnitrid-Schicht (17) einen (FET)-Kanalbereich aufweist.A vertical field effect transistor (10) is provided, comprising: a gallium nitride substrate (11) with an N-polar side (47); a gallium nitride drift region (12) on the N-polar side (47); a trench structure (50) on or above the gallium nitride drift region (12), the trench structure (50) having an undoped or substantially undoped gallium nitride layer (17) and a nitride-containing barrier layer (21) vertically between the Gallium nitride layer (17) and the drift region (12), wherein the gallium nitride layer (17) has a (FET) channel region.

Description

Die Erfindung betrifft einen vertikalen Feldeffekttransistor und ein Verfahren zum Ausbilden desselben.The invention relates to a vertical field effect transistor and a method of forming the same.

Transistoren auf Basis von Galliumnitrid (GaN) bieten die Möglichkeit, Bauteile mit niedrigeren Einschalt- (On-) Widerständen bei gleichzeitig höheren Durchbruchspannungen zu realisieren als vergleichbare Bauteile auf Basis von Silizium oder Siliziumkarbid. Eine mögliche Bauweise für einen solchen Transistor ist der sogenannte VHEMT (engl.: vertical groove high electron mobility transistor; „Transistor mit vertikaler Grube und hoher Elektronenbeweglichkeit“), bei welchem der Kanal durch ein zweidimensionales Elektronengas (2DEG) an der Grenzfläche einer AlGaN/GaN Heterostruktur dargestellt wird, welche in einem V-förmigen Graben aufgewachsen ist. Eine entsprechende Bauform ist in 5A gezeigt.Transistors based on gallium nitride (GaN) offer the possibility of realizing components with lower switch-on (On) resistances and at the same time higher breakdown voltages than comparable components based on silicon or silicon carbide. One possible construction for such a transistor is the so-called VHEMT (vertical groove high electron mobility transistor; "transistor with vertical pit and high electron mobility"), in which the channel is formed by a two-dimensional electron gas (2DEG) at the interface of an AlGaN / GaN heterostructure is shown, which is grown in a V-shaped trench. A corresponding design is in 5A shown.

Hierbei besteht der Transistor aus einem leitfähigen GaN-Substrat 111, auf welchem eine schwach n-dotierte GaN-Driftzone 112 aufgebracht ist. Oberhalb der Driftzone 112 befindet sich ein p-dotiertes GaN-Gebiet 115 und darüber ein isolierendes GaN- oder AlGaN-Gebiet 116. Beide Gebiete 115, 116 werden von einem V-förmigen Graben durchstoßen, über welchem sich ein undotiertes GaN-Gebiet 117 sowie ein AlGaN-Gebiet 121 erstreckt. An der Grenzfläche der beiden Gebiete 117, 121 bildet sich das 2DEG. Im V-förmigen Graben ist ein p-dotiertes GaN-Gebiet 131 eingebracht, um einen selbstsperrenden (normally-off) Betrieb des Bauteils zu gewährleisten. Eine Gate-Elektrode 132 kontaktiert das p-GaN Gebiet 131. Der Source-Kontakt 151 kontaktiert sowohl das 2DEG als auch das p-Gebiet 115. Eine Isolation 141 trennt den Source-Kontakt 151 und den Gate-Kontakt 132. Auf der Rückseite des Substrats befindet sich eine Drain-Elektrode 152. Zur Abschirmung des Gate-Grabens können zusätzlich hochdotierte p-Gebiete 118 in der Driftzone eingebracht sein.The transistor consists of a conductive GaN substrate 111 , on which a weakly n-doped GaN drift zone 112 is upset. Above the drift zone 112 there is a p-doped GaN region 115 and over it an insulating GaN or AlGaN region 116 . Both areas 115 , 116 are pierced by a V-shaped trench over which an undoped GaN region is located 117 as well as an AlGaN area 121 extends. At the interface of the two areas 117 , 121 the 2DEG is formed. A p-doped GaN region is located in the V-shaped trench 131 introduced to ensure a self-locking (normally-off) operation of the component. A gate electrode 132 contacts the p-GaN region 131 . The source contact 151 contacts both the 2DEG and the p-region 115 . An isolation 141 separates the source contact 151 and the gate contact 132 . There is a drain electrode on the back of the substrate 152 . In addition, highly doped p-regions can be used to shield the gate trench 118 be introduced in the drift zone.

5B veranschaulicht ein Banddiagramm 500 eines Schichtenstapels mit der Barriereschicht 121, der undotierten Schicht 117 und dem Driftbereich 112, wobei eine Leitungsbandkante 502, eine Valenzbandkante 506 sowie die Lage eines resultierenden zweidimensionalen Elektronengases 504 (2DEG) veranschaulicht sind. 5B illustrates a band diagram 500 a stack of layers with the barrier layer 121 , the undoped layer 117 and the drift area 112 , being a conduction band edge 502 , a valence band edge 506 and the location of a resulting two-dimensional electron gas 504 (2DEG) are illustrated.

Ohne Anlegen einer Gate-Spannung ist der Transistor selbstsperrend, da das 2DEG unterhalb des Gebiets 131 verarmt ist. Durch Anlegen einer positiven Spannung an die Gate-Elektrode 132 wird das gesamte 2DEG mit Elektronen gefüllt und die Elektronen fließen von dem Source-Kontakt 151 über die Seitenwand des Grabens in den Grabenboden und von dort in die Driftzone 112, über das Substrat 111 in die Drain-Elektrode 152. Die Oberfläche des Substrats 111 weist herkömmlich eine (0001)-Orientierung auf, die auch als Ga-polare Oberfläche bezeichnet wird.Without applying a gate voltage, the transistor is normally off because the 2DEG is below the area 131 is impoverished. By applying a positive voltage to the gate electrode 132 the entire 2DEG is filled with electrons and the electrons flow from the source contact 151 over the side wall of the trench into the trench floor and from there into the drift zone 112 , about the substrate 111 into the drain electrode 152 . The surface of the substrate 111 conventionally has a (0001) orientation, which is also referred to as a Ga-polar surface.

Der V-förmige Graben wird mit einem definierten Flankenwinkel ausgebildet. Der Flankenwinkel beeinflusst die Schwellspannung des Transistors. Daher ist eine präzise Kontrolle des Flankenwinkels erforderlich. Aufgrund einer fehlenden Barriere zum darunterliegenden isolierenden GaN-Gebiet 116 beziehungsweise der Driftzone 112 ist beim herkömmlichen Transistor das 2DEG nur unzureichend elektrisch im GaN eingeschränkt (auch als elektrisches Confinement bezeichnet). Hierdurch können sich die Elektronen im Vorwärtsbetrieb in Gebieten geringerer elektrischer Leitfähigkeit ausbreiten, wodurch der Widerstand des Transistors erhöht wird. Zudem ist die Begrenzung vertikaler Leckströme nur eingeschränkt möglich. Die Aktivierung von p-dotierten Gebieten (Gebiete 115, 131 und 118) erfordert das Heizen der Struktur bei Temperaturen, welche nahe oder über der Zersetzungstemperatur der Ga-polaren Oberfläche liegen. Ein erheblicher technischer Aufwand ist daher nötig, um die p-Gebiete zu aktivieren, beispielsweise ein Bedecken (Capping) der Oberfläche oder ein Hochratenheizen.The V-shaped trench is formed with a defined flank angle. The edge angle influences the threshold voltage of the transistor. Precise control of the flank angle is therefore necessary. Due to a missing barrier to the underlying insulating GaN region 116 or the drift zone 112 In the conventional transistor, the 2DEG is only insufficiently electrically restricted in the GaN (also known as electrical confinement). This allows the electrons to spread in forward mode in areas of lower electrical conductivity, which increases the resistance of the transistor. In addition, the limitation of vertical leakage currents is only possible to a limited extent. The activation of p-doped areas (areas 115 , 131 and 118 ) requires the structure to be heated at temperatures close to or above the decomposition temperature of the Ga-polar surface. A considerable technical effort is therefore necessary in order to activate the p-regions, for example covering (capping) the surface or high-rate heating.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen vertikalen Feldeffekttransistor bereitzustellen, der eine präziser ausgebildete Graben-Struktur aufweist, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.It is an object of the invention to provide a vertical field effect transistor which has a more precisely formed trench structure, as well as a method for its production.

Die Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der Erfindung gelöst durch einen vertikalen Feldeffekttransistor, aufweisend: ein Galliumnitrid-Substrat mit einer N-polaren Seite, einen Galliumnitrid-Driftbereich auf der N-polaren Seite, eine Graben-Struktur auf oder über dem Galliumnitrid-Driftbereich. Die Graben-Struktur weist eine undotierte oder im Wesentlichen undotierte Galliumnitrid-Schicht und eine Nitrid-haltige Barriereschicht vertikal zwischen der Galliumnitrid-Schicht und dem Driftbereich auf. Die Galliumnitrid-Schicht weist einen Feldeffekttransistor (FET)-Kanalbereich auf.According to one aspect of the invention, the object is achieved by a vertical field effect transistor having: a gallium nitride substrate with an N-polar side, a gallium nitride drift region on the N-polar side, a trench structure on or above the gallium nitride drift region. The trench structure has an undoped or essentially undoped gallium nitride layer and a nitride-containing barrier layer vertically between the gallium nitride layer and the drift region. The gallium nitride layer has a field effect transistor (FET) channel region.

Dadurch werden ein Einstellen und eine präzise Kontrolle des Flankenwinkels der Graben-Struktur ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich wird ein stärker eingeschränktes zweidimensionales Ladungsträgergas, beispielsweise zweidimensionales Elektronengas (2DEG), ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich wird eine Substratoberfläche bereitgestellt, deren Zersetzungstemperatur deutlich oberhalb der zur Aktivierung von p-dotierten Bereichen benötigten Temperaturen liegt.This enables setting and precise control of the flank angle of the trench structure. Alternatively or additionally, a more restricted two-dimensional charge carrier gas, for example two-dimensional electron gas (2DEG), is made possible. Alternatively or additionally, a substrate surface is provided, the decomposition temperature of which is significantly above the temperatures required to activate p-doped regions.

Die Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Ausbilden eines vertikalen Feldeffekttransistors. Das Verfahren weist auf: Bereitstellen eines Galliumnitrid-Substrats mit einer N-polaren Seite, Ausbilden eines Galliumnitrid-Driftbereichs auf der N-polaren Seite, Ausbilden einer Graben-Struktur auf oder über dem Galliumnitrid-Driftbereich. Die Graben-Struktur wird mit einer undotierten oder im Wesentlichen undotierten Galliumnitrid-Schicht und einer Nitrid-haltigen Barriereschicht vertikal zwischen der Galliumnitrid-Schicht und dem Driftbereich ausgebildet. Die Galliumnitrid-Schicht weist einen Feldeffekttransistor (FET)-Kanalbereich auf.According to a further aspect of the invention, the object is achieved by a method for forming a vertical field effect transistor. That The method includes: providing a gallium nitride substrate with an N-polar side, forming a gallium nitride drift region on the N-polar side, forming a trench structure on or above the gallium nitride drift region. The trench structure is formed with an undoped or essentially undoped gallium nitride layer and a nitride-containing barrier layer vertically between the gallium nitride layer and the drift region. The gallium nitride layer has a field effect transistor (FET) channel region.

Weiterbildungen der Aspekte sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung dargelegt. Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:

  • 1A eine schematische Querschnittsansicht eines vertikalen Feldeffekttransistors gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • 1B ein Banddiagramm eines Schichtenstapels eines vertikalen Feldeffekttransistors gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • 2A eine schematische Querschnittsansicht eines vertikalen Feldeffekttransistors gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • 2B ein Banddiagramm eines Schichtenstapels eines vertikalen Feldeffekttransistors gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • 3 eine schematische Aufsicht einer Graben-Struktur eines vertikalen Feldeffekttransistors gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ausbilden eines vertikalen Feldeffekttransistors gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • 5A eine schematische Querschnittsansicht eines vertikalen Feldeffekttransistors der bezogenen Technik; und
  • 5B ein Banddiagramm des vertikalen Feldeffekttransistors der bezogenen Technik.
Further developments of the aspects are set out in the subclaims and the description. Embodiments of the invention are shown in the figures and are explained in more detail below. Show it:
  • 1A a schematic cross-sectional view of a vertical field effect transistor according to various embodiments;
  • 1B a band diagram of a layer stack of a vertical field effect transistor according to various embodiments;
  • 2A a schematic cross-sectional view of a vertical field effect transistor according to various embodiments;
  • 2 B a band diagram of a layer stack of a vertical field effect transistor according to various embodiments;
  • 3 a schematic plan view of a trench structure of a vertical field effect transistor in accordance with various embodiments;
  • 4th a flowchart of a method for forming a vertical field effect transistor according to various embodiments;
  • 5A a schematic cross-sectional view of a related art vertical field effect transistor; and
  • 5B a band diagram of the related art vertical field effect transistor.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part of this specification and in which there is shown, for purposes of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. It goes without saying that other embodiments can be used and structural or logical changes can be made without departing from the scope of protection of the present invention. It goes without saying that the features of the various embodiments described herein can be combined with one another, unless specifically stated otherwise. The following detailed description is therefore not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims. In the figures, identical or similar elements are provided with identical reference symbols, insofar as this is appropriate.

1A veranschaulicht eine schematische Querschnittsansicht eines vertikalen Feldeffekttransistors 10 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. 1A Figure 3 illustrates a schematic cross-sectional view of a vertical field effect transistor 10 according to various embodiments.

Der vertikale Feldeffekttransistor 10 weist ein leitfähiges Galliumnitrid (GaN)-Substrat 11 mit einer N-polaren Seite bzw. Oberfläche 47 (d.h., mit (0001)-Orientierung) und einer der N-polaren Seite 47 gegenüberliegenden Ga-polaren Seite bzw. Oberfläche 48 (d.h., mit (0001)-Orientierung) auf.The vertical field effect transistor 10 has a conductive gallium nitride (GaN) substrate 11 with an N-polar side or surface 47 (i.e., with (000 1 ) Orientation) and one of the N-polar side 47 opposite Ga-polar side or surface 48 (ie, with (0001) orientation).

Auf oder über der N-polaren Seite 47 ist ein Driftbereich 12 ausgebildet. Der Driftbereich 12 kann beispielsweise ein schwach n-leitender Galliumnitrid (GaN)-Driftbereich 12 sein, beispielsweise ein schwach n-dotierter GaN-Driftbereich 12.On or above the N-polar side 47 is a drift area 12th educated. The drift area 12th For example, a weakly n-conducting gallium nitride (GaN) drift region 12th be, for example a weakly n-doped GaN drift region 12th .

Oberhalb des Driftbereichs 12 ist eine p-dotierte GaN-Schicht 15 ausgebildet und (optional) darüber eine isolierende GaN- oder Aluminiumgalliumnitrid (AIGaN)-Schicht 16. Beide Schichten 15, 16 werden von einer V-förmigen Graben-Struktur 50 durchstoßen, deren Seitenwände mit der Oberfläche der Schichten 15, 16 einen Winkel zwischen 0° und 80°, bevorzugt zwischen 20° und 80°, bilden. Anschaulich weist der vertikale Feldeffekttransistor 10 eine Graben-Struktur 50 auf oder über dem Galliumnitrid-Driftbereich 12 auf.Above the drift area 12th is a p-doped GaN layer 15th formed and (optionally) above an insulating GaN or aluminum gallium nitride (AlGaN) layer 16 . Both layers 15th , 16 are of a V-shaped trench structure 50 pierce its side walls with the surface of the layers 15th , 16 form an angle between 0 ° and 80 °, preferably between 20 ° and 80 °. The vertical field effect transistor clearly shows 10 a trench structure 50 on or above the gallium nitride drift region 12th on.

Die Graben-Struktur 50 weist einen Boden 45 und mindestens eine Seitenwand 46 auf. An mindestens der Seitenwand 46 der Graben-Struktur 50 kann der Feldeffekttransistor (FET)-Kanalbereich ausgebildet sein.The moat structure 50 has a bottom 45 and at least one side wall 46 on. At least on the side wall 46 the trench structure 50 the field effect transistor (FET) channel region can be formed.

Die Graben-Struktur 50 weist eine undotierte oder im Wesentlichen undotierte Galliumnitrid (GaN)-Schicht 17 und eine Nitrid-haltige Barriereschicht 21 (beispielsweise AlGaN oder AlN) vertikal zwischen der Galliumnitrid-Schicht 17 und dem Driftbereich 12 auf. Die Barriereschicht 21 ist mindestens an der Seitenwand 46 ausgebildet und kann im Boden 45 der Graben-Struktur 50 ausgebildet sein.The moat structure 50 has an undoped or substantially undoped gallium nitride (GaN) layer 17th and a nitride-containing barrier layer 21 (for example AlGaN or AlN) vertically between the gallium nitride layer 17th and the drift area 12th on. The barrier layer 21 is at least on the side wall 46 trained and can be in the ground 45 the trench structure 50 be trained.

Die Galliumnitrid-Schicht 17 weist einen FET-Kanalbereich oder zumindest einen Teil davon auf bzw. der FET-Kanalbereich kann die Galliumnitrid-Schicht 17 aufweisen. Mit anderen Worten, der FET-Kanalbereich weist eine III-V-Heterostruktur aus der undotierten GaN-Schicht 17 und der Barriereschicht 21 auf. Die III-V-Heterostruktur 17, 21 ist zum Ausbilden eines zweidimensionalen Ladungsträgergases 56, beispielsweise eines Elektronengases (2DEG), an einer Grenzfläche der III-V-Heterostruktur 17, 21 eingerichtet. Das 2DEG wird an der Grenzfläche der beiden Schichten 17, 21 - aber in der undotierten GaN-Schicht 17 - gebildet, wie in dem Banddiagramm in 1B veranschaulicht ist und unten noch ausführlicher beschrieben wird.The gallium nitride layer 17th has an FET channel region or at least a part thereof, or the FET channel region can be the gallium nitride layer 17th exhibit. In other words, the FET channel region has a III-V heterostructure made from the undoped GaN layer 17th and the barrier layer 21 on. The III-V heterostructure 17th , 21 is to form a two-dimensional charge carrier gas 56 , for example an electron gas (2DEG), at an interface of the III-V heterostructure 17th , 21 set up. The 2DEG is at the interface of the two layers 17th , 21 - but in the undoped GaN layer 17th - formed as in the band diagram in 1B and is described in more detail below.

Der vertikale Feldeffekttransistor 10 weist ferner eine erste Source-/Drain-Elektrode (z.B. eine Source-Elektrode) 51 auf, die mit der III-V-Heterostruktur 17, 21 der Graben-Struktur 50 elektrisch leitfähig verbunden ist. Ferner ist eine zweite Source/Drain-Elektrode (z.B. eine Drain-Elektrode) 52 vorgesehen. Anschaulich kann der vertikale Feldeffekttransistor 10 eine Source-Elektrode auf oder über der N-polaren Seite 47 und eine Drain-Elektrode auf oder über der Ga-polaren Seite 48 des Galliumnitrid-Substrats 11 aufweisen. Alternativ kann der vertikale Feldeffekttransistor 10 eine Drain-Elektrode auf oder über der N-polaren Seite 47 und eine Source-Elektrode auf oder über der Ga-polaren Seite 48 des Galliumnitrid-Substrats 11 aufweisen. Nachfolgend wird beispielhaft angenommen, dass die erste Source/Drain-Elektrode 51 eine Source-Elektrode ist und dass die zweite Source/Drain-Elektrode 52 eine Drain-Elektrode ist.The vertical field effect transistor 10 also has a first source / drain electrode (e.g. a source electrode) 51 on those with the III-V heterostructure 17th , 21 the trench structure 50 is electrically conductively connected. Furthermore, a second source / drain electrode (e.g. a drain electrode) 52 intended. The vertical field effect transistor can clearly be seen 10 a source electrode on or above the N-polar side 47 and a drain electrode on or above the Ga polar side 48 of the gallium nitride substrate 11 exhibit. Alternatively, the vertical field effect transistor 10 a drain electrode on or above the N-polar side 47 and a source electrode on or above the Ga polar side 48 of the gallium nitride substrate 11 exhibit. In the following, it is assumed by way of example that the first source / drain electrode 51 is a source electrode and that the second source / drain electrode 52 is a drain electrode.

Die Source-Elektrode 51 kann direkt an die Barriereschicht 21 angrenzen. Die Drain-Elektrode 52 kann auf der Ga-polaren Rückseite 48 des GaN-Substrats 11 ausgebildet sein.The source electrode 51 can be applied directly to the barrier layer 21 adjoin. The drain electrode 52 can be on the Ga polar back 48 of the GaN substrate 11 can be formed.

Auf oder über der III-V-Heterostruktur 17, 21 kann eine Gate-Elektrode 32 ausgebildet sein. Eine Isolation 41 trennt die Source-Elektrode 51 und die Gate-Elektrode 32 elektrisch voneinander.On or above the III-V heterostructure 17th , 21 can be a gate electrode 32 be trained. An isolation 41 separates the source electrode 51 and the gate electrode 32 electrically from each other.

Zur Abschirmung der Graben-Struktur 50 können zusätzlich hochdotierte p-Gebiete 18 (auch als Abschirmstruktur 18 bezeichnet) in dem Driftbereich 12 ausgebildet sein.For shielding the trench structure 50 can additionally use highly doped p-regions 18th (also as a shielding structure 18th designated) in the drift area 12th be trained.

Ohne Anlegen einer Gate-Spannung ist der vertikale Feldeffekttransistor 10 selbstsperrend (normally off), da das 2DEG unterhalb der Gate-Elektrode 32 verarmt ist. Durch Anlegen einer positiven Spannung an die Gate-Elektrode 32 wird das gesamte 2DEG mit Elektronen gefüllt und die Elektronen fließen von der Source-Elektrode 51 über die Seitenwand 46 in den Boden 45 der Graben-Struktur 50 und von dort in den Driftbereich 12, über das Substrat 11 in die Drain-Elektrode 52.The vertical field effect transistor is without applying a gate voltage 10 self-locking (normally off), because the 2DEG is below the gate electrode 32 is impoverished. By applying a positive voltage to the gate electrode 32 the entire 2DEG is filled with electrons and the electrons flow from the source electrode 51 over the side wall 46 in the ground 45 the trench structure 50 and from there into the drift area 12th , about the substrate 11 into the drain electrode 52 .

Durch Verwenden eines Substrats mit N-polarer Oberfläche ist die Graben-Struktur 50 im Vergleich zum Substrat mit Ga-polarer Oberfläche der bezogenen Technik (5A) auf einer Substratoberfläche mit höherer Zersetzungstemperatur ausgebildet. Dies ermöglicht, p-dotierte Schichten, beispielsweise die Abschirmstruktur 18, die beispielsweise mittels Ionenimplantation ausgebildet werden, bei höheren Temperaturen zu aktivieren. Dies erhöht beispielsweise die Abschirmwirkung der Abschirmstruktur 18 und vermindert Leckströme. Es ist anzumerken, dass sich die in 2A gezeigte Oberflächenorientierung des Substrats 11 bei darüber liegenden GaN-Gebieten bzw. -Schichten (z.B. 12, 15, 16, 18) fortsetzen kann. Das heißt, die in die gleiche Richtung wie die N-polare Oberfläche 47 des Substrats 11 weisenden Oberflächen dieser GaN-Gebiete können ebenfalls N-polar sein.The trench structure is achieved by using a substrate with an N-polar surface 50 compared to the substrate with Ga-polar surface of the related technology ( 5A) formed on a substrate surface having a higher decomposition temperature. This enables p-doped layers, for example the shielding structure 18th , which are formed for example by means of ion implantation, to activate at higher temperatures. This increases the shielding effect of the shielding structure, for example 18th and reduces leakage currents. It should be noted that the in 2A Surface orientation of the substrate shown 11 in the case of overlying GaN regions or layers (e.g. 12th , 15th , 16 , 18th ) can continue. That is, those in the same direction as the N-polar surface 47 of the substrate 11 The facing surfaces of these GaN regions can also be N-polar.

Alternativ oder zusätzlich kann mittels der Barriereschicht 21 die räumliche Begrenzung (confinement) des 2DEG erhöht werden.
Durch geeignete Wahl der Dicke der Barriereschicht 21 wird es den Elektronen des 2DEG in der GaN-Schicht 17 im Vorwärtsbetrieb ermöglicht, durch die Barriereschicht 21 zu tunneln, um einen vertikalen Stromfluss vom Boden 45 der Graben-Struktur 50 zur Drain-Elektrode 52 zu ermöglichen. Alternativ oder zusätzlich kann auf zumindest manche der ansonsten für die Aktivierung der p-dotierten Gebiete (118) erforderlichen Capping-Schichten verzichtet werden.
Alternatively or additionally, the barrier layer can be used 21 the spatial confinement of the 2DEG can be increased.
By suitable choice of the thickness of the barrier layer 21 it becomes the electrons of the 2DEG in the GaN layer 17th enabled in forward operation by the barrier layer 21 to tunnel to a vertical flow of electricity from the ground 45 the trench structure 50 to the drain electrode 52 to enable. Alternatively or additionally, at least some of the otherwise necessary for the activation of the p-doped regions ( 118 ) the necessary capping layers can be dispensed with.

Alternativ oder zusätzlich stehen für N-polare Oberflächen Ätzverfahren bereit, beispielsweise Nassätzung mit beispielsweise Kaliumhydroxid (KOH) oder Trimethylammoniumhydroxid (TMAH), welche die extrem anisotropen Ätzraten der Kristallflächen ausnutzen. Dadurch kann auf der N-polaren Seite eine Oberfläche mit einem geeigneten Flankenwinkel herausgebildet werden. Dadurch kann die V-förmige Graben-Struktur 50 auf der N-polaren Oberfläche 47 mit einem homogenen bzw. homogeneren Flankenwinkel erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich kann mittels der anisotropen Ätzeigenschaften der N-polaren Oberfläche eine hexagonale Graben-Struktur 50 auf einfache Weise ausgebildet werden, die in der Aufsicht in 3 veranschaulicht ist.Alternatively or additionally, etching processes are available for N-polar surfaces, for example wet etching with, for example, potassium hydroxide (KOH) or trimethylammonium hydroxide (TMAH), which utilize the extremely anisotropic etching rates of the crystal surfaces. As a result, a surface with a suitable flank angle can be formed on the N-polar side. This allows the V-shaped trench structure 50 on the N-polar surface 47 be generated with a homogeneous or more homogeneous flank angle. Alternatively or additionally, the anisotropic etching properties of the N-polar surface can be used to create a hexagonal trench structure 50 be trained in a simple way, which in the supervision in 3 is illustrated.

1 B veranschaulicht ein Banddiagramm 60 eines Schichtenstapels mit der Barriereschicht 21, der undotierten GaN-Schicht 17 und dem Driftbereich 12, wobei eine Leitungsbandkante 58, eine Valenzbandkante 54 sowie die Lage eines resultierenden zweidimensionalen Elektronengases 56 (2DEG) veranschaulicht sind. 1 B. illustrates a band diagram 60 a stack of layers with the barrier layer 21 , the undoped GaN layer 17th and the drift area 12th , being a conduction band edge 58 , a valence band edge 54 and the location of a resulting two-dimensional electron gas 56 (2DEG) are illustrated.

Im Gegensatz zur Ga-polaren Oberfläche der bezogenen Technik (5A, 5B), sind die Gebiete 17 (AlGaN) und 21 (undotiertes GaN) der III-V-Heterostruktur 17, 21 in ihrer Reihenfolge relativ zur Ga-polaren Oberfläche vertauscht. Dies ergibt sich direkt aus der Bandstruktur, welche in 5B für die Ga-polare Oberfläche der bezogenen Technik und in 1B für einen vertikalen Feldeffekttransistor 10 auf der N-polaren Oberfläche 47 gemäß verschiedener Ausführungsformen veranschaulicht ist.In contrast to the Ga-polar surface of the related technology ( 5A , 5B) , are the areas 17th (AlGaN) and 21 (undoped GaN) of the III-V heterostructure 17th , 21 exchanged in their order relative to the Ga-polar surface. This results directly from the band structure, which is shown in 5B for the Ga-polar surface of the related engineering and in 1B for a vertical field effect transistor 10 on the N-polar surface 47 is illustrated according to various embodiments.

Im Falle der Ga-polaren Oberfläche 148 (5B) der bezogenen Technik bildet sich das 2DEG 504 in einem Gebiet 117, an welches direkt die Driftzone 112 oder die Gebiete 115, 116 anschließen (siehe 5A). Im Falle der N-polaren Oberfläche 47 (1A) ist das 2DEG von diesen Gebieten durch die (AIGaN)-Barriereschicht 21 getrennt.In the case of the Ga polar surface 148 ( 5B) the related technology forms the 2DEG 504 in one area 117 , to which directly the drift zone 112 or the areas 115 , 116 connect (see 5A) . In the case of the N-polar surface 47 ( 1A) is the 2DEG of these areas through the (AIGaN) barrier layer 21 separated.

Die Barriereschicht 21 wirkt als rückseitige Barriere, welche das 2DEG stärker begrenzt. Um diesen Effekt zu verstärken, kann die Barriereschicht 21 Aluminiumnitrid (AIN) aufweisen oder daraus gebildet sein, welches eine höhere Bandlücke als AlGaN aufweist.The barrier layer 21 acts as a rear barrier, which limits the 2DEG more strongly. The barrier layer can increase this effect 21 Aluminum nitride (AlGaN) or be formed from it, which has a higher band gap than AlGaN.

Alternativ oder zusätzlich verhindert die Barriereschicht 21 auch eine Diffusion des in Schicht 15 als Dotierstoff vorhandenen Magnesiums in die undotierte GaN-Schicht 17 der III-V-Heterostruktur 17, 21. Mit anderen Worten: die undotierte GaN-Schicht 17 kann undotiert ausgebildet werden, jedoch können Dotierstoffatome (parasitär) aus benachbarten Schichten eindiffundieren. Dadurch kann die undotierte GaN-Schicht 17 im fertigen Bauelement eine schwache Dotierung aufweisen, die jedoch nicht beabsichtigt ist. Mittels einer parasitären Dotierung in der GaN-Schicht 17 kann das 2DEG degradiert werden. Insofern ist die GaN-Schicht 17 im Wesentlichen undotiert. Die Barriereschicht 21 kann dazu beitragen, den undotierten Zustand der GaN-Schicht 17 aufrecht zu erhalten.Alternatively or additionally, the barrier layer prevents 21 also a diffusion of the in layer 15th Magnesium present as a dopant in the undoped GaN layer 17th the III-V heterostructure 17th , 21 . In other words: the undoped GaN layer 17th can be formed undoped, but dopant atoms (parasitic) can diffuse in from adjacent layers. This allows the undoped GaN layer 17th have a weak doping in the finished component, but this is not intended. By means of a parasitic doping in the GaN layer 17th the 2DEG can be degraded. In this respect, the GaN layer is 17th essentially undoped. The barrier layer 21 can help reduce the undoped state of the GaN layer 17th to maintain.

Mittels der Barriereschicht 21 und der Verwendung der N-polaren Oberfläche des Substrats 11 kann die Schicht 16 optional weggelassen werden.By means of the barrier layer 21 and using the N-polar surface of the substrate 11 can the layer 16 can be optionally omitted.

Die Barriereschicht 21 kann sehr dünn ausgebildet sein, beispielsweise im Bereich weniger nm bis sub-nm, beispielsweise im Bereich von 0,1 nm bis 10 nm. Eine derartige Barriereschicht 21 kann als Diffusionsbarriere für Dotierstoffatome benachbarter, dotierter Schichten wirken.The barrier layer 21 can be made very thin, for example in the range from a few nm to sub-nm, for example in the range from 0.1 nm to 10 nm. Such a barrier layer 21 can act as a diffusion barrier for dopant atoms of neighboring, doped layers.

Sollte der vertikale Stromfluss durch die Barriereschicht 21 zu gering sein, kann diese auch lokal beispielsweise im Bereich des Bodens 45 der Graben-Struktur 50 als zusätzliche Barriereschicht 23 modifiziert sein, um einen besseren vertikalen Stromfluss zu erzielen. Mit anderen Worten, alternativ zur Barriereschicht 21 im Boden 45 kann eine zusätzliche Barriereschicht 23 im Boden 45 der Graben-Struktur 50 ausgebildet sein, wie in 2A und 2B veranschaulicht ist. Die Barriereschicht 21 weist eine erste Dicke auf. Die zusätzliche Barriereschicht 23 weist eine zweite Dicke auf, die sich von der ersten Dicke unterscheidet. Die zweite Dicke ist beispielsweise größer oder kleiner als die erste Dicke. Alternativ kann die zweite Dicke gleich der ersten Dicke sein. Die Barriereschicht 21 weist ein erstes Material auf oder ist daraus gebildet. Die zusätzliche Barriereschicht 23 weist ein zweites Material, das sich von dem ersten Material unterscheidet, auf oder ist daraus gebildet. Alternativ können das zweite Material und das erste Material dasselbe Material sein. Die zusätzliche Barriereschicht 23 im Boden 45 der Graben-Struktur 50 kann beispielsweise durch Ionenimplantation ausgebildet werden.Should the vertical current flow through the barrier layer 21 If it is too low, it can also be local, for example in the area of the floor 45 the trench structure 50 as an additional barrier layer 23 modified to achieve better vertical current flow. In other words, as an alternative to the barrier layer 21 in the ground 45 can be an additional barrier layer 23 in the ground 45 the trench structure 50 be trained as in 2A and 2 B is illustrated. The barrier layer 21 has a first thickness. The additional barrier layer 23 has a second thickness that is different from the first thickness. The second thickness is, for example, greater or less than the first thickness. Alternatively, the second thickness can be the same as the first thickness. The barrier layer 21 comprises a first material or is formed therefrom. The additional barrier layer 23 comprises or is formed from a second material that is different from the first material. Alternatively, the second material and the first material can be the same material. The additional barrier layer 23 in the ground 45 the trench structure 50 can be formed, for example, by ion implantation.

In der bezogenen Technik bewirkt ein p-GaN Gebiet 131 den selbstsperrenden (normally-off) Betrieb des vertikalen Feldeffekttransistors. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Graben-Struktur 50 alternativ zu dem p-GaN Gebiet (131) eine polarisationskompensierende Struktur (Polarisationskompensationsstruktur 22, 42) auf oder über der Galliumnitrid-Schicht 17 aufweisen. Die Gate-Elektrode 32 kann auf oder über der Polarisationskompensationsstruktur 22, 42 ausgebildet sein.In the related art, a p-type GaN effects area 131 the normally-off (normally-off) operation of the vertical field effect transistor. In various embodiments, the trench structure 50 alternative to the p-GaN region ( 131 ) a polarization compensating structure (polarization compensation structure 22nd , 42 ) on or above the gallium nitride layer 17th exhibit. The gate electrode 32 can be on or above the polarization compensation structure 22nd , 42 be trained.

Die Polarisationskompensationsstruktur 22, 42 kann beispielsweise mindestens eine erste Schicht 22 und eine zweite Schicht 42 aufweisen. Die erste Schicht 22 und die zweite Schicht 42 können zueinander polarisationskompensierend eingerichtet sind.The polarization compensation structure 22nd , 42 can for example at least a first layer 22nd and a second layer 42 exhibit. The first layer 22nd and the second layer 42 can be set up to compensate for polarization to one another.

Als Polarisation ist in diesem Kontext die Nettopolarisationsladung zu verstehen, die sich an der Grenzfläche von III-V Nitriden aufgrund der spontanen Polarisation der Wurtzitkristallstruktur und der piezoelektrischen Polarisation durch die Verspannung epitaktisch aufgewachsener Schichten mit Gitterfehlpass zu verstehen. Bei der Polarisationskompensationsstrutkur 22, 42 liegen alternierend positive und negative Grenzflächenladungen vor.In this context, polarization is to be understood as the net polarization charge that occurs at the interface of III-V nitrides due to the spontaneous polarization of the wurtzite crystal structure and the piezoelectric polarization due to the tensioning of epitaxially grown layers with a lattice mismatch. With the polarization compensation structure 22nd , 42 there are alternating positive and negative interfacial charges.

Die erste Schicht 22 weist beispielsweise einen ersten Leitfähigkeitstyp 22 auf und die zweite Schicht 42 weist einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf, der unterschiedlich zu dem ersten Leitfähigkeitstyp ist. Alternativ kann die zweite Schicht 42 ein Isolator bzw. elektrisch nicht-leitend sein. Die erste Schicht 22 kann beispielsweise Aluminiumgalliumnitrid aufweisen oder daraus gebildet sein und die zweite Schicht 42 kann Siliziumnitrid aufweisen oder daraus gebildet sein.The first layer 22nd has a first conductivity type, for example 22nd on and the second layer 42 has a second conductivity type that is different from the first conductivity type. Alternatively, the second layer 42 be an insulator or electrically non-conductive. The first layer 22nd can for example comprise aluminum gallium nitride or be formed therefrom and the second layer 42 may comprise or be formed from silicon nitride.

Die Funktionsweise einer solchen Polarisationskompensationsstruktur 22, 42 ist aus dem in 2B veranschaulichten Banddiagramm ersichtlich, welches die Leitungsbandskante 58 für einen vertikalen Schnitt durch einen Schichtenstapel mit der Gate-Elektrode 32, der zweiten Schicht 42, der ersten Schicht 22, der undotierten GaN-Schicht 17, der Barriereschicht 21 und dem Driftbereich 12 zeigt (die Schichtdicken der einzelnen Schichten sind zur bessern Visualisierung nicht maßstabsgetreu wiedergegeben). Das Leitungsband kann ohne angelegte Gate-Spannung in der undotierten GaN-Schicht 17, in welcher das 2DEG gebildet ist, oberhalb der Fermi-Energie (E=0) sein. Somit kann der vertikale Feldeffekttransistor 10 selbstsperrend sein. Dies kann ebenfalls in Bereichen der Fall sein, an welchen der Schichtstapel durch mindestens eine der oben beschriebenen Schichten 15 oder 16 anstatt des Driftbereichs 12 nach unten begrenzt ist, beispielsweise an den Flanken der Graben-Struktur 50.How such a polarization compensation structure works 22nd , 42 is from the in 2 B illustrated band diagram showing the conduction band edge 58 for a vertical section through a layer stack with the gate electrode 32 , the second layer 42 , the first layer 22nd , the undoped GaN layer 17th , the barrier layer 21 and the drift area 12th shows (the layer thicknesses of the individual layers are not shown to scale for better visualization). The conduction band can be in the undoped GaN layer without an applied gate voltage 17th , in which the 2DEG is formed, must be above the Fermi energy (E = 0). Thus, the vertical field effect transistor 10 be self-locking. This can also be the case in areas in which the layer stack passes through at least one of the layers described above 15th or 16 instead of the drift area 12th is limited downwards, for example on the flanks of the trench structure 50 .

Alternativ zu der Materialkombination AlGaN/SiN für die Polarisationskompensationsstruktur 22, 42 können auch andere Materialien oder Materialkombinationen verwendet sein. Des Weiteren kann die Polarisationskompensationsstruktur 22, 42 auch mittels einer, drei oder mehr Schichten, beispielsweise unterschiedlicher Dotierung realisiert sein.As an alternative to the material combination AlGaN / SiN for the polarization compensation structure 22nd , 42 other materials or material combinations can also be used. Furthermore, the polarization compensation structure 22nd , 42 can also be implemented by means of one, three or more layers, for example different doping.

In verschiedenen Ausführungsformen weist die Graben-Struktur 50 in Aufsicht eine hexagonale Form auf, wie in der schematischen Aufsicht in 3 veranschaulicht ist. Die Facetten der Hexagone können durch die anisotropen Ätzraten den Kristallebenen entsprechen, welche sich bei der Ätzung ausbilden können.In various embodiments, the trench structure 50 in plan view a hexagonal shape, as in the schematic plan view in 3 is illustrated. Due to the anisotropic etching rates, the facets of the hexagons can correspond to the crystal planes that can develop during the etching.

4 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zum Ausbilden eines vertikalen Feldeffekttransistors gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Verfahren 400 weist ein Bereitstellen 410 eines Galliumnitrid-Substrats mit einer N-polaren Seite, ein Ausbilden 420 eines Galliumnitrid-Driftbereichs auf der N-polaren Seite und ein Ausbilden 430 einer Graben-Struktur auf oder über dem Galliumnitrid-Driftbereich auf. Die Graben-Struktur wird mit einer undotierten oder im Wesentlichen undotierten Galliumnitrid-Schicht und einer Nitrid-haltigen Barriereschicht vertikal zwischen der Galliumnitrid-Schicht und dem Driftbereich ausgebildet. Die Galliumnitrid-Schicht weist einen FET-Kanalbereich auf. 4th Figure 10 illustrates a flow diagram of a method 400 for forming a vertical field effect transistor according to various embodiments. The procedure 400 instructs a deploy 410 a gallium nitride substrate with an N-polar side, forming 420 a gallium nitride drift region on the N-polar side and forming 430 a trench structure on or above the gallium nitride drift region. The trench structure is formed with an undoped or essentially undoped gallium nitride layer and a nitride-containing barrier layer vertically between the gallium nitride layer and the drift region. The gallium nitride layer has an FET channel region.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsformen können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann eine Ausführungsform durch Merkmale einer weiteren Ausführungsform ergänzt werden. Ferner können beschriebene Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Insbesondere ist die Erfindung nicht auf das angegebene Verfahren beschränkt.The embodiments described and shown in the figures are selected only as examples. Different embodiments can be combined with one another completely or with regard to individual features. An embodiment can also be supplemented by features of a further embodiment. Furthermore, described method steps can be repeated and carried out in a sequence other than that described. In particular, the invention is not restricted to the specified method.

Claims (10)

Vertikaler Feldeffekttransistor (10), aufweisend: ein Galliumnitrid-Substrat (11) mit einer N-polaren Seite (47); einen Galliumnitrid-Driftbereich (12) auf der N-polaren Seite (47); eine Graben-Struktur (50) auf oder über dem Galliumnitrid-Driftbereich (12), wobei die Graben-Struktur (50) eine undotierte oder im Wesentlichen undotierte Galliumnitrid-Schicht (17) und eine Nitrid-haltige Barriereschicht (21) vertikal zwischen der Galliumnitrid-Schicht (17) und dem Driftbereich (12) aufweist, wobei die Galliumnitrid-Schicht (17) einen Feldeffekttransistor (FET)-Kanalbereich aufweist.Vertical field effect transistor (10), comprising: a gallium nitride substrate (11) having an N-polar side (47); a gallium nitride drift region (12) on the N-polar side (47); a trench structure (50) on or above the gallium nitride drift region (12), wherein the trench structure (50) has an undoped or substantially undoped gallium nitride layer (17) and a nitride-containing barrier layer (21) vertically between the gallium nitride layer (17) and the drift region (12), wherein the gallium nitride layer (17) has a field effect transistor (FET) channel region. Vertikaler Feldeffekttransistor (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Graben-Struktur (50) einen Boden (45) und mindestens eine Seitenwand (46) aufweist, wobei die Barriereschicht (21) an der Seitenwand (46) ausgebildet ist und eine zusätzliche Barriereschicht (23) im Boden (45) ausgebildet ist.Vertical field effect transistor (10) according to Claim 1 wherein the trench structure (50) has a bottom (45) and at least one side wall (46), the barrier layer (21) being formed on the side wall (46) and an additional barrier layer (23) being formed in the bottom (45) is. Vertikaler Feldeffekttransistor (10) gemäß Anspruch 2, wobei die Barriereschicht (21) eine erste Dicke aufweist und die zusätzliche Barriereschicht (23) eine zweite Dicke aufweist, die sich von der ersten Dicke unterscheidet.Vertical field effect transistor (10) according to Claim 2 wherein the barrier layer (21) has a first thickness and the additional barrier layer (23) has a second thickness that differs from the first thickness. Vertikaler Feldeffekttransistor (10) gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Barriereschicht (21) ein erstes Material aufweist oder daraus gebildet ist und die zusätzliche Barriereschicht (23) ein zweites Material aufweist oder daraus gebildet ist, das sich von dem ersten Material unterscheidet.Vertical field effect transistor (10) according to Claim 2 or 3 wherein the barrier layer (21) comprises or is formed from a first material and the additional barrier layer (23) comprises or is formed from a second material that differs from the first material. Vertikaler Feldeffekttransistor (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Graben-Struktur (50) ferner eine Polarisationskompensationsstruktur (22, 42) auf oder über der Galliumnitrid-Schicht (17) aufweist, wobei die Polarisationskompensationsstruktur (22, 42) mindestens eine erste Schicht (22) und eine zweite Schicht (42) aufweist.Vertical field effect transistor (10) according to one of the Claims 1 until 4th , wherein the trench structure (50) furthermore has a polarization compensation structure (22, 42) on or above the gallium nitride layer (17), the polarization compensation structure (22, 42) having at least a first layer (22) and a second layer (42 ) having. Vertikaler Feldeffekttransistor (10) gemäß Anspruch 5, wobei die erste Schicht (22) einen ersten Leitfähigkeitstyp (22) aufweist und die zweite Schicht (42) einen zweiten Leitfähigkeitstyp, der unterschiedlich zu dem ersten Leitfähigkeitstyp ist, aufweist.Vertical field effect transistor (10) according to Claim 5 wherein the first layer (22) has a first conductivity type (22) and the second layer (42) has a second conductivity type which is different from the first conductivity type. Vertikaler Feldeffekttransistor (10) gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei die erste Schicht (22) Aluminiumgalliumnitrid aufweist oder daraus gebildet ist und die zweite Schicht (42) Siliziumnitrid aufweist oder daraus gebildet ist.Vertical field effect transistor (10) according to Claim 5 or 6th wherein the first layer (22) comprises or is formed from aluminum gallium nitride and the second layer (42) comprises or is formed from silicon nitride. Vertikaler Feldeffekttransistor (10) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Graben-Struktur (50) ferner eine Gate-Elektrode (32) auf oder über der Polarisationskompensationsstruktur (22, 42) aufweist.Vertical field effect transistor (10) according to one of the Claims 5 until 7th wherein the trench structure (50) further comprises a gate electrode (32) on or above the polarization compensation structure (22, 42). Vertikaler Feldeffekttransistor (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Graben-Struktur (50) in Aufsicht eine hexagonale Form aufweist.Vertical field effect transistor (10) according to one of the Claims 1 until 8th , wherein the trench structure (50) has a hexagonal shape in plan view. Verfahren (400) zum Ausbilden eines vertikalen Feldeffekttransistors (10), das Verfahren (400) aufweisend: Bereitstellen (410) eines Galliumnitrid-Substrats (11) mit einer N-polaren Seite (47); Ausbilden (420) eines Galliumnitrid-Driftbereichs (12) auf der N-polaren Seite (47); Ausbilden (430) einer Graben-Struktur (50) auf oder über dem Galliumnitrid-Driftbereich (12), wobei die Graben-Struktur (50) mit einer undotierten oder im Wesentlichen undotierten Galliumnitrid-Schicht (17) und einer Nitrid-haltigen Barriereschicht (21) vertikal zwischen der Galliumnitrid-Schicht (17) und dem Driftbereich (12) ausgebildet wird, wobei die Galliumnitrid-Schicht (17) einen Feldeffekttransistor (FET)-Kanalbereich aufweist.A method (400) for forming a vertical field effect transistor (10), the method (400) comprising: providing (410) a gallium nitride substrate (11) with an N-polar side (47); Forming (420) a gallium nitride drift region (12) on the N-polar side (47); Forming (430) a trench structure (50) on or above the gallium nitride drift region (12), the trench structure (50) having an undoped or essentially undoped gallium nitride layer (17) and a nitride-containing barrier layer ( 21) is formed vertically between the gallium nitride layer (17) and the drift region (12), the gallium nitride layer (17) having a field effect transistor (FET) channel region.
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RAJABI, Saba, et al. A Demonstration of Nitrogen Polar Gallium Nitride Current Aperture Vertical Electron Transistor. IEEE Electron Device Letters, 2019, 40. Jg., Nr. 6, S. 885-888.

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