DE69116076T2

DE69116076T2 - Heterostruktur-Feldeffekttransistor

Info

Publication number: DE69116076T2
Application number: DE69116076T
Authority: DE
Inventors: Stephen John Battersby
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1990-10-19
Filing date: 1991-10-10
Publication date: 1996-08-08
Anticipated expiration: 2011-10-11
Also published as: EP0481555A1; GB2248966A; GB9022756D0; JPH0831596B2; DE69116076D1; US5254863A; JPH04260339A; EP0481555B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung, wie zum Beispiel einen Transistor mit hoher Elektronenmobilität (HEMT).
Halbleiteranordnungen sind bekannt, wie zum Beispiel diese aus EP-A- 243953, welche einen Halbleiterkörper mit einem Substrat aufweist, auf dem sich eine kanaldefinierende Zone zwischen Eingangs- und Ausgangszone, im allgemeinen Source- und Drain-Zone, erstreckt, wobei die kanaldefinierende Zone eine Kanalschicht aufweist, welche einen Heteroübergang mit mindestens einer Sperrschicht bildet, so daß in der Kanalschicht ein zweidimensionales, freie Ladungsträger aufweisendes Gas eines Leitfähigkeitstypes gebildet wird, um zwischen der Eingangs- und Ausgangszone einen, durch eine über der kanaldefinierenden Zone angeordneten Gate-Elekrode steuerbaren Leitungskanal vorzusehen.
EP-A-243953 befaßt sich mit einer Halbleiteranordnung, wie zum Beispiel einem FET oder HEMT, bei welcher die kanaldefinierende Zone so aufgebaut ist, daß die Elektronenbeweglichkeitschwankung mit der Stärke des in der kanaldefinierenden Zone erzeugten, lateralen elektrischen Feldes reduziert wird. Insbesondere wird die kanaldefinierende Zone aus mehreren, wechselweise vorgesehenen, dünnen Schichten aus zwei unterschiedlichen Materialien gebildet, von denen eines einen größeren Bandabstand aufweist und somit Sperrschichten definiert, welche mit den anderen Schichten, die unter schwachen elektrischen Feldern Kanalschichten vorsehen in welchen ein zweidimensionales Elektronengas vorgesehen ist, Heteroübergänge bilden. Die beiden Materialien werden so ausgewählt, daß die Elektronenbeweglichkeit in dem einen Material (normalerweise in dem die Sperrschicht definierenden Material) geringer als die Elektronenbeweglichkeit in dem anderen Material unter schwachen elektrischen Feldern, jedoch unter starken elektrischen Feldern höher ist. Somit weisen vorzugsweise die durch das andere Material unter schwachen elektrischen Feldern definierten Kanalschichten sowie die durch das Material unter starken elektrischen Feldern definierten Sperrschichten eine Leitfahigkeit auf. Folglich kann die Elektronenbeweglichkeitsabhängigkeit vom elektrischen Feld reduziert werden. Es entstehen jedoch andere Probleme, wenn derartige Halbleiteranordnungen starken elektrischen Feldern ausgesetzt werden. Insbesondere führt das Vorhandensein eines starken, lateralen elektrischen Feldes in der kanaldefinierenden Zone leicht dazu, daß heiße Ladungsträger (und zwar Ladungsträger, welche sich nicht im thermischen Gleichgewicht mit dem Kristallgitter befinden) von der kanaldefinierenden Zone in Richtung auf das Substrat emittiert werden. Die Emission solcher heißer Ladungsträger in das Substrat ist der Hauptausgangspunkt der kennzeichnenden Merkmale der finiten Ausgangsimpedanz der FETS und HEMTs.
Die englische Zusammenfassung der Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr.61-144070 beschreibt eine Halbleiteranordnung mit einem halbisolierenden Galliumarsenidsubstrat, einer, aus wechselweise vorgesehenen, eigenleitenden Galliumarsenid- und Aluminiumgalliumarsenidschichten bestehenden Übergitterschicht, auf welche eine eigenleitende, aktive Galliumarsenidschicht und eine n-leitende Aluminiumgalliumarsenid-Elektronenzuführungsschicht folgt. Es sind Source-, Drain- und Gate-Elektroden auf der Aluminiumgalliumarsenid-Elektronenzuführungsschicht vorgesehen, so daß bei Anlegen entsprechender Spannungen eine Schicht aus zweidimensionalem Elektronengas in der Galliumarsenidschicht des Leitungskanales gebildet wird. Das Übergitter ist so aufgebaut, daß der Unterschied der Energien E&sub1; - Eo zwischen der Sohle des L-Tales des gesamten Galliumarsenids und der Energie Ec des unteren quantisierten Levels in dem Übergitter größer als der Unterschied der Energie E&sub0; - Ec zwischen der Sohle des - Tales des gesamten Galliumarsenids und dem quantisierten Level in dem Übergitter ist. Ziel ist es zu verhindern, daß das Übergitter die Übertragung heißer Elektronen auf das, eine hohe Masse und geringe Beweglichkeit aufweisende L-Tal des gesamten Galliumarsenids unterstützt, was sonst in einer negativen, differentiellen Widerstandskennlinie resultieren könnte.
Ein Artikel von A Cappy et al in Electronics Letters 26-3, Februar 1991, Seite 161 und 162, beschreibt einen MESFET, bei welchem eine, aus einem Übergitter aus wechselweise angeordneten Galliumarsenid und In&sub0;,&sub0;&sub8;Ga&sub0;,&sub9;&sub2; As- Schichten bestehende Pufferschicht zwischen einer epitaktischen Galliumarsenidschicht und einer In&sub0;,&sub2; Ga&sub0;,&sub8; As-Quantenwanne, welche an eine dotierte Galliumarsenidschicht grenzt, vorgesehen ist. Die Indiumgalliumarsenid-Übergitterpufferschicht dient zur Verbesserung der Qualität der aktiven Schicht bzw. Morphologie und verbessert somit die Transporteigenschaften innerhalb der Indiumgalliumarsenid-Quantenwanne, welche wahrscheinlich durch die dotierte Galliumarsenidschicht modulationsdotiert ist.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Halbleiteranordnung vorzusehen, bei welcher die Emission heißer Ladungsträger von der kanaldefinierenden Zone in das Substrat unter starken elektrischen Feldern verhindert oder zumindest reduziert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleiteranordnung vorgesehen, welche einen Halbleiterkörper mit einem Substrat aufweist, auf welchem eine sich zwischen Eingangs- und Ausgangszone erstreckende, kanaldefinierende Zone vorgesehen ist, wobei die kanaldefinierende Zone eine Kanalschicht aufweist, welche einen Heteroübergang mit mindestens einer Sperrschicht bildet, so daß in der Kanalschicht ein zweidimensionales, freie Ladungsträger aufweisendes Gas eines Leitfähig skeitstypes gebildet wird, um zwischen der Eingangs- und Ausgangszone einen, durch eine über der kanaldefinierenden Zone angeordneten Gate-Elektrode steuerbaren Leitungskanal vorzusehen, wobei eine Potentialwannenzone zwischen dem Substrat und der kanaldefinierenden Zone vorgesehen ist, die mindestens eine potentialwannendefinierende Schicht aufweist, wodurch Heteroübergänge mit angrenzenden Sperrschichten gebildet werden, um für Ladungsträger des einen Leitfähigkeitstypes eine Potentialwanne zu definieren, welche keine freien Ladungsträger des einen Leitfähigkeitstypes aufweist, wenn keine Spannung zwischen der Eingangs- und Ausgangszone angelegt ist, wobei die Breite der Potentialwanne kombiniert mit dem Abstand der Potentialwanne zu der kanaldefinierenden Zone geringer als etwa ein Drittel der Lange der Gate-Elektrode und die Potentialwanne ausreichend tief und breit ist, um von der kanaldefinierenden Zone zu dem Substrat hin emittierende, heiße Ladungsträger des einen Leitfähigkeitstypes anzulagern.
Es ist zu bemerken, daß sich der Begriff "laterales elektrisches Feld", wie hier verwendet, auf ein elektrisches Feld entlang des Grundrisses der die kanaldefinierende Zone bildenden Schichten bezieht.
Somit sieht die die Potentialwanne darstellende Zone bei einer Halbleiteranordnung gemäß der Erfindung mindestens eine Potentialwanne zwischen der kanaldefinierenden Zone und dem Substrat vor, welche keine freien Ladungsträger aufweist, wenn keine Spannung zwischen der Eingangs- und Ausgangszone angelegt ist, jedoch ausreichend tief und breit ist, um heiße Ladungsträger des einen Leitfahigkeitstypes, welche von der kanaldefinierenden Zone in der Potentialwanne, in der die angelagerten Ladungsträger thermalisieren, das heißt in thermisches Gleichgewicht mit dem Übergitter kommen, emittiert werden, anzulagern. Folglich werden die heißen Ladungsträger näher an die Gate-Elektrode gebracht bzw. an dieser angelagert und daran gehindert, in das Substrat emittiert zu werden, wodurch eine höhere Ausgangsimpedanz erreicht werden kann, was dort von besonderer Wichtigkeit ist, wo die Halbleiteranordnung zum Beispiel ein für die Anwendbarkeit von Mikrowellen konstruierter FET ist.
Die Potentialwanne kann, zum Beispiel dort, wo die Potentialwanne durch eine Galliumarsenidschicht vorgesehen ist und die Sperrschichten aus Aluminiumgalliumarsenid bestehen, eine Energietiefe von etwa 0,2 eV (Elektronenvolt) aufweisen. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß die Potentialwanne so tief wie möglich sein sollte, obgleich die Galliumarsenid-/Aluminiumgalliumarsenid-Anordnung eine maximale Tiefe von 0,25 eV in der Zone aufweist. Zur Erhöhung der Tiefe der Potentialwanne könnten unter Spannung gesetzte Schichtanordnungen verwendet werden. Im allgemeinen sollte die Breite der Potentialwanne nicht so gering sein, daß die Energiestufen sich zu nahe an der Oberseite der Potentialwanne befinden, da dadurch der Einfang und das Zurückhalten der Elektronen durch die Potentialwanne erschwert wird. Andererseits sollte die Breite der Potentialwanne, in Verbindung mit dem Abstand der Potentialwanne zu der kanaldefinierenden Zone, nicht zu groß sein, da sonst die Kenndaten der Anordnung, zum Beispiel die Ausgangsimpedanz, ungünstig beeinflußt würden. Im großen und ganzen kann die maximale Breite der Potentialwanne kombiniert mit dem Abstand der Potentialwanne zu der kanaldefinierenden Zone kennzeichnenderweise 0,5 µm (Mikrometer) betragen. Die Breite der Potentialwanne kombiniert mit dem Abstand der Potentialwanne zu der kanaldefinierenden sollte weniger als 200 nm betragen, während die Breite der Potentialwanne mindestens 10 nm betragen sollte. Die Potentialwanne kann, um ein Beispiel zu nennen, 30 nm breit sein und zu der Kanalschicht bzw. der angrenzenden Kanalschicht der kanaldefinierenden Zone einen Abstand von etwa 50 nm aufweisen.
Die die Potentialwanne definierende Zone kann eine Anzahl potentialwannendefinierende Schichten aufweisen, welche zusammen mit angrenzenden Sperrschichten Heteroübergänge bilden, wobei die Sperrschichten genügend breit sein können, um angrenzende Potentialwannen nicht elektronisch zu koppeln. Die Anordnung einer Anzahl Potentialwannen in der die Potentialwanne definierenden Zone soll die Wahrscheinlichkeit der Anlagerung bzw. des Einfangs heißer Ladungsträger, welche von der kanaldefinierenden Zone emittiert werden, erhöhen.
Die Kanalschicht kann auf jeder Seite durch heteroübergängedefinierende Sperrschichten begrenzt sein, wodurch die Ausbildung einer Potentialwanne, normalerweise einer Quantenwanne, für Ladungsträger des einen Leitfähigkeitstypes, welche einen besseren Ladungsträgereinschluß vorsehen und somit die HEMTs in die Lage versetzen sollen, eine verminderte Ausgangskonduktanz zu erzeugen, erfolgt. Die kanaldefinierende Zone kann mehrere, eine Anzahl parallele Leitungskanäle definierende, paralle Quantenwannen aufweisen, um so die stromführende Fähigkeit der Anordnung zu erhöhen. Die Sperrschichten der kanaldefinierenden Zone können ausreichend dünn sein, um die Potentialwannen zur Ausbildung einer Übergitterzone elektronisch zu koppeln.
Die bzw. eine, einen Heteroübergang mit mindestens einer Kanalschicht bildende Sperrschicht kann mit Fremdatomen dotiert werden, um die freien Ladungsträger des einen Leitfähigkeitstypes innerhalb der Kanalschicht durch sogenannte Modulationsdotierung vorzusehen, dadurch die Dotierungselemente von der Kanalschicht zu trennen, Streumöglichkeiten zu reduzieren und somit eine erhöhte Beweglichkeit innerhalb der Kanaischicht vorzusehen. Eine solche Sperrschicht kann eine undotierte Abstandszone aufweisen, welche die dotierte Zone so von der Kanalschicht separiert, daß die Dotierungselemente noch weiter von der Kanalschicht getrennt sind. Es kann dort, wo die Leitungskanalzone eine Anzahl Kanalschichten aufweist, von denen jede unter Ausbildung eines ersten Heteroüberganges zusammen mit der Sperrschicht, auf welcher die Leitungskanalschicht angeordnet ist, und eines zweiten Heteroüberganges zusammen mit der auf der Kanalschicht angeordneten Sperrschicht, eine Potentialwanne für Ladungsträger des einen Leitfahigkeitstypes darstellt, eine erste, mit Fremdatomen des einen Leitfähigkeitstypes dotierte Zusatsperrschicht in Angrenzung an jeden zweiten Heteroübergang vorgesehen werden, um freie Ladungsträger des einen Leitfahigkeitstypes in den Kanalschichten an den zweiten Heteroübergängen vorzusehen, und es kann eine zweite, mit Fremdatomen des entgegengesetzten Leitfähigkeitstypes dotierte, ausreichend dünne und schwach dotierte, bei Vorspannung Null an freien Ladungsträgern völlig verarmte Zusatzsperrschicht zwischen den Kanalschichten in Angrenzung an den ersten Heteroübergang vorgesehen werden, um die Bildung von freien Ladungsträgern des einen Leitfähigkeitstypes in einer Kanalschicht an dem ersten Heteroübergang zu verhindern.
Die Sperrschichten der die Potentialwanne definierenden Zone können abgestuft sein, so daß sie allmähliche Heteroübergang-Zwischenschichten bilden, wodurch eine, die Potentialwanne(n) der die Potentialwanne definierenden Zone umgebende, flache, ergänzende Potentialwanne entsteht. Auf diese Weise soll der Einfang von Elektronen gefördert werden, da die ergänzende Potentialwanne die Elektronen anfangs anlagert und einschließt, um die Wahrscheinlichkeit des Einfangs der Elektronen durch die Potentialwanne zu erhöhen.
Jede erste Zusatzsperrschicht kann von dem zugeordneten zweiten Heteroübergang durch eine ergänzende, undotierte Abstandsschicht der Sperrschicht beabstandet sein.
Es kann zwischen dem Substrat und der die Potentialwanne definierenden Zone eine Pufferschicht, zum Beispiel eine undotierte Übergitterstruktur, vorgesehen sein, um die Morphologie der nachfolgenden Struktur, welche sodann unter Anwendung konventioneller Techniken, wie zum Beispiel Molekularstrahlepitaxie (MBE), auf der Pufferschicht aufgewachst wird, zu verbessern.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben Es zeigen:
Figur 1 einen Querriß eines ersten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemaßen Transistors mit hoher Elektronenmobilität;
Figur 2 ein Leitungsbandenergiediagramm zu der in Figur 1 dargestellten Anordnung mit zwischen Eingangs- und Ausgangszone der Anordnung angelegter Nullspannung;
Figur 3 einen Querriß - abgetrennter Teil - eines zweiten Ausführungs beispieles eines erfindungsgemäßen Transistors mit hoher Elektronenmobilität (HEMT); und
Figur 4 einen Querriß, welcher eine mögliche Form einer kanaldefinierenden Zone der in Figur 3 dargestellten Anordnung zeigt.
Es ist anzumerken, daß die Figuren 1, 3 und 4 nicht maßstäblich sind und daß verschiedene Größen und Proportionen, insbesondere im Hinblick auf die Stärke der Schichten in den Figuren 1, 3 und 4, zum Zwecke einer präziseren Darstellung verhältnismaßig übertrieben oder verkleinert dargestellt sein können. Des weiteren sind bestimmte Bereiche, wie zum Beispiel solche Bereiche, welche nicht beabsichtigt dotiert sind, im folgenden als undotiert bezeichnet, in den Figuren 1, 3 und 4 zum Zwecke einer praziseren Darstellung nicht kreuzschraffiert.
In der Zeichnung, zum Beispiel in Figur 1 oder Figur 3, ist eine Halbleiteranordnung dargestellt, welche einen Halbleiterkörper 1 mit einem Substrat 2 aufweist, auf dem sich eine kanaldefinierende Zone 10 zwischen Eingangs- und Ausgangszone 20 und 21 erstreckt, wobei die kanaldefinierende Zone 10 eine Kanalschicht 11 aufweist, welche einen Heteroübergang 12 mit mindestens einer Sperrschicht 13 bildet, so daß in der Kanalschicht 11 ein zweidimensionales, freie Ladungsträger aufweisendes Gas 14 (durch die gestrichelte Linie in Figur 1 angedeutet) eine; Leitfähigkeitstypes gebildet wird, um zwischen der Eingangs- und Ausgangszone 20 und 21 einen, durch eine über der kanaldefinierenden Zone 10 angeordneten Gate-Elektrode 25 steuerbaren Leitungskanal 14 vorzusehen.
Erfindungsgemäß ist eine Potentialwannenzone 30 zwischen dem Substrat 2 und der kanaldefinierenden Zone 10 vorgesehen, welche zumindest eine potentialwannendefinierende Schicht 31 aufweist, die zusammen mit angrenzenden Sperrschichten 33 Heteroübergänge 32 bildet, um für Ladungsträger des einen Leitfähigkeitstypes eine Potentialwanne 31 zu definieren, welche, wie in Figur 2 grafisch dargestellt, keine freien Ladungsträger des einen Leitfähigkeitstypes aufweist, wenn keine Spannung zwischen der Eingangs- und Ausgangszone 20 und 21 angelegt ist, wobei die Breite der Potentialwanne kombiniert mit dem Abstand der Potentialwanne zu der kanaldefinierenden Zone geringer ist als etwa ein Drittel der Lange der Gate-Elektrode und die Potentialwanne ausreichend tief und breit ist, um bei Vorhandensein eines starken, lateralen (und zwar entlang des Grundrisses der die kanaldefinierende Zone bildenden Schichten) elektrischen Feldes in der kanaldefinierenden Zone 10 von der kanaldefinierenden Zone 10 zu dem Substrat 1 hin emittierte, heiße Ladungsträger des einen Leitfahigkeitstypes anzulagern.
Die Potentialwannenzone 30 sieht somit mindestens eine Potentialwanne vor, welche keine freien Ladungsträger aufweist, wenn keine Spannung zwischen der Eingangs- und Ausgangszone 20 und 21 angelegt ist. Jedoch werden unter starken elektrischen Feldern von der kanaldefinierenden Zone 10 emittierte, heiße Ladungs träger durch die Potentialwanne, in der die heißen Ladungsträger thermalisieren, das heißt in thermisches Gleichgewicht mit dem Übergitter kommen, angelagert. Somit werden die heißen Ladungsträger in der Potentialwanne 31 gehalten bzw. in dieser, in der Nähe der Gate-Elektrode 25 angelagert und dadurch daran gehindert, in das Substrat 1 zu emittieren, wodurch eine höhere Ausgangsimpedanz erreicht werden kann, was dort von signifikanter Wichtigkeit sein kann, wo die Halbleiteranordnung zum Beispiel ein für die Anwendbarkeit von Mikrowellen konstruierter FET (Feldeffekttransistor) oder HEMT ist.
Unter Bezugnahme auf das in Figur 1 dargestellte, spezifische Beispiel eines Transistors mit hoher Elektronenmobilität kann das Substrat 2 eine halbisolieren de, monokristalline Galliumarsenidscheibe 2a, auf welche eine Schicht 2b aus Galliumarsenid durch ein konventionelles Epitaxieverfahren, zum Beispiel Molekularstrahlepitaxie (MBE), aufgewachst wird, aufweisen. Bei diesem Beispiel bilden die Scheibe 2a und die epitaktische Schicht 2b zusammen das Substrat 2. Die restliche Struktur der Anordnung wird auf die epitaktische Schicht 2b unter Anwendung einer geeigneten Epitaxietechnik, zum Beispiel MBE, aufgewachst.
Wie in Figur 1 dargestellt, kann auf der epitaktischen Schicht 2 eine Pufferschicht 3 vorgesehen werden. Bei diesem Beispiel ist die Pufferschicht in Form eines undotierten Übergitters, zum Beispiel aus Galliumarsenid- und Aluminiumarsenidschichten, in einer Zusammensetzung vorgesehen, welche mit einer AlxGa1-xAs- Legierung, bei der x = 0,25 ist, äquivalent ist. Bei Vorhandensein einer derartigen Pufferschicht 3 können die Pufferschicht 3 und die epitaktische Schicht 2b eine Stärke von etwa 0,5 µm (Mikrometer) aufweisen. Wird die Übergitter-Pufferschicht 3 nicht vorgesehen, kann die epitaktische Schicht 2b eine Starke von etwa 1 µm aufweisen.
Sodann wird die Potentialwannenzone 30 vorgesehen. Bei diesem Beispiel ist die Potentialwannenzone 30 in Form einer einzelnen Potentialwanne, welche durch eine, durch Sperrschichten 33 begrenzte, die Potentialwanne definierende Schicht 31 aus Galliumarsenid gebildet wird, vorgesehen, wobei jede der Sperrschichten 33 zusammen mit der potentialwannendefinierenden Schicht 31 einen Heteroübergang 32 bildet und bei diesem Beispiel aus Aluminiumgalliumarsenid, charakteristischerweise in einer Zusammensetzung A1&sub0;,&sub2;&sub5; Ga&sub0;,&sub7;&sub5; As, besteht. Die Schichten 31 und 33 sind undotiert. Die Sperrschichten 33 könnten durch Aluminiumarsenid-Galliumarsenidübergitter in einer, mit der Legierung A1&sub0;,&sub2;&sub5; Ga&sub0;,&sub7;&sub5; As äquivalenten Durchschnittszusammensetzung ersetzt werden. Wie in Figur 1 dargestellt, kann dort, wo die Übergitter-Pufferschicht 3 vorgesehen ist, die unterste Sperrschicht 33 gebildet werden. Wird jedoch die Ubergitter-Pufferschicht 3 nicht und lediglich eine Potentialwanne in der Zone 30 vorgesehen, sollte selbstverständlich eine Sperrschicht, zum Beispiel aus Aluminiumgalliumarsenid, zwischen der epitaktischen Schicht 3 und der Potentialwanne angeordnet werden, um einen der beiden, die Potentialwanne 31 begrenzenden Heteroübergänge vorzusehen.
Die durch die Schicht 31 definierte Potentialwanne sollte von ausreichender Tiefe und Breite sein, um keine freien Elektronen aufzuweisen, wenn zwischen der Eingangs- und Ausgangszone (bei diesem Beispiel Source- und Drain-Zone) 20 und 21 der Anordnung keine Spannung angelegt ist und bei Vorhandensein starker, lateraler elektrischer Felder in der kanaldefinierenden Zone 10 von der kanaldefinierenden Zone emittierte, heiße Elektronen anlagern zu können. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß die Potentialwanne so tief wie möglich sein sollte, obgleich die Galliumarsenid-/Aluminiumgalliumarsenid-Anordnung eine maximale Tiefe von 0,25 eV in der Zone aufweist. Zur Erhöhung der Tiefe der Potentialwanne könnten unter Spannung gesetzte Schichtanordnungen verwendet werden. Im allgemeinen sollte die Breite der Potentialwanne nicht so gering sein, daß sich die Energiestufen zu nahe an der Oberseite der Potentialwanne befinden, da dadurch der Einfang und das Zurückhalten der Elektronen durch die Potentialwanne erschwert wird. Andererseits sollte die Breite der Potentialwanne, in Verbindung mit dem Abstand der Potentialwanne zu der kanaldefinierenden Zone, nicht zu groß sein, da sonst die Kenndaten der Anordnung, zum Beispiel die Ausgangsimpedanz, ungünstig beeinflußt würden. Im großen und ganzen sollte die maximale Breite der Potentialwanne kombiniert mit dem Abstand der Potentialwanne zu der kanaldefinierenden Zone geringer als Lg/3 sein, wobei Lg die Länge des Gates darstellt und charakteristischerweise 0,5 µm (Mikrometer) betragen kann. Die Breite der Potentialwanne kombiniert mit dem Abstand der Potentialwanne zu der kanaldefinierenden Zone sollte weniger als 200 nm betragen, während die Breite der Potentialwanne mindestens 10 nm betragen sollte.
Wie in Figur 2, welche die Leitungsbandenergie in Elektronenvolt (eV) quer durch die Anordnung bei zwischen der Source- und Drain-Zone 22 und 23 angelegten null Volt zeigt, dargestellt, weist bei diesem Beispiel die potentialwannendefinierende Schicht 31 eine Breite bzw. Stärke von etwa 30 nm (Nanometer) und eine Energietiefe von etwa 0,2 eV (Elektronenvolt) auf. Die Potentialwannenschicht 31 sollte von der kanaldefinierenden Zone 10 ausreichend beabstandet sein, um eine signifikante, elektronische Kopplung mit der kanaldefinierenden Zone 10 zu vermeiden, wobei die obere Aluminiumgalliumarsenidsperrschicht 33' bei diesem Beispiel charakteristischerweise eine Stärke von etwa 50 nm aufweist.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Beispiel sieht die kanaldefinierende Zone einen einzelnen Heteroübergang 12 zwischen einer Galliumarsenidkanalschicht 11 und einer Aluminiumgalliumarsenidsperrschicht 13 vor. Die Galliumarsenidkanalschicht 11 ist undotiert und weist eine charakteristische Stärke von etwa 30 nm auf, während die Aluminiumgalliumarsenidsperrschicht 13 mit Fremdatomen des einen Leitfahigkeitstypes dotiert wird, um, wie in Figur 2 grafisch dargestellt, durch sogenannte Modulationsdotierung ein zweidimensionales Elektronengas 14 (durch die punktierte Linie in Figur 1 angedeutet) in der Kanalschicht 11 in Angrenzung an den Heteroübergang 12 vorzusehen. Bei diesem Beispiel weist die Aluminiumgalliumarsenidsperrschicht 13 eine ergänzende, undotierte Abstandschicht 13' (wie durch die gestrichelte Linie in Figur 1 angedeutet) mit einer Stärke von charakteristischerweise etwa 2 nm und eine ergänzende, dotierte Schicht 13'' mit einer Stärke von charakteristischerweise etwa 40 nm, und in diesem Beispiel mit einem Fremdatom eines n-Leitfähigkeitstypes bis zu einem Dotie rungsgrad von etwa 1,5 x 1018 Atomen cm 3 dotiert, auf.
Die Anwendung einer solchen Modulationsdotierungstechnik beabstandet die Dotierungselemente von dem Leitungskanal und vermindert somit das Risiko fremdatombezogener Streuung, welche sonst die Leitungskanalmobilität reduzieren würde. Die ergänzende Abstandsschicht 13' dient dazu, die Dotierungselemente noch weiter von der Leitungskanalschicht 11 zu beabstanden.
Auf der Sperrschicht 13 ist eine Deckschicht 15 aus Galliumarsenid in einer Stärke von etwa 10 bis 30 nm und mit einem Fremdatom des einen Leitfähigkeits types, und zwar in diesem Beispiel des n-Leitfähigkeitstypes, bis zum einem, dem der Sperrschicht 13 entsprechenden Dotierungsgrad dotiert, vorgesehen.
Die Source- und Drain-Zone 20 und 21 werden durch lokale Diffusion von Dotierstoffen des einen Leitfähigkeitstypes, in diesem Beispiel des n-Leitfähigkeitstypes, zu Endbereichen der kanaldefinierenden Zone 10, welche sich von der Oberfläche bis in die Galliumarsenidkanalschicht 11 erstrecken, ausgebildet. Die Dotierstoffe können aus einer entsprechend dotierten Metallegierung, zum Beispiel einer Legierung aus Gold mit einem geeigneten, auf der Oberfläche vorgesehenen Dotierstoff, übernommen werden. Um sicherzustellen, daß die Source- und Drain-Elektroden 22 und 23 einen guten ohmischen Kontakt vorsehen, kann weiteres Gold auf dem zur Dotierung der Source- und Drain-Zone 20 und 21 verwendeten aufgebracht werden. Es kann eine geeignete Legierung, wie zum Beispiel eine, 5 Gewichtsprozent Nickel enthaltende, eutektische AuGe-Legierung, verwendet werden.
Die Gate-Elektrode 25 ist zwischen der Source- und Drain-Zone 20 und 21, zum Beispiel in einer Vertiefung, wie in Figur 1 dargestellt, vorgesehen, um eine bessere Steuerung des Leitungskanales durch die Feldeffekteinwirkung zu erreichen. Die Gate-Elektrode 25 kann zusammen mit der Sperrschicht 13 einen Schottky-Übergang bilden oder kann auf einer dielektrischen Schicht zur Ausbildung einer isolierten Gatestruktur vorgesehen werden. Das Gate kann dort, wo die Gate-Elektrode 25 zusammen mit der Sperrschicht 13 einen Schottky-Übergang bildet, zum Beispiel aus Platin, Tantal, Palladium, Molybdän, Titan oder Aluminium gebildet sein.
Bei Betrieb des in Figur 1 dargestellten Transistors mit hoher Elektronenmobilität (HEMT) fließt über den, in der Kanaischicht 11 in Angrenzung an den Heteroübergang 12 ausgebildeten, zweidimensionalen Elektronengasleitungskanal 14 Strom zwischen die Source- und Drain-Elektrode 22 und 23, wenn eine entsprechende Spannung an die Gate-Elektrode 25 über den Kontakt G und eine entsprechende Spannung zwischen Source- und Drain-Zone 20 und 21 angelegt ist. Das Vorliegen eines starken, lateralen, elektrischen Feldes von charakteristischerweise 3 x 10&sup5;Vm&supmin;¹ (Volt pro Meter) in der kanaldefinierenden Zone 10 führt leicht dazu, daß heiße Elektronen von der kanaldefinierenden Zone zu dem Substrat 2 hin emittiert werden.
Jedoch werden in der in Figur 1 dargestellten Anordnung die heißen Elektronen in der durch die Schicht 31 definierten Potentialwanne, in welcher die Elektronen thermalisieren bzw. in thermisches Gleichgewicht mit dem Übergitter kommen, angelagert. Infolgedessen werden die heißen Elektronen in der durch die Schicht 31 definierten Potentialwanne gehalten und befinden sich in der Nähe der Gate-Elektrode 25 wodurch eine höhere Ausgangsimpedanz als bei einer ähnlichen, keine Potentialwannenzone 30 aufweisenden Anordnung erreicht werden kann.
Obgleich bei dem in Figur 1 dargestellten Beispiel die Potentialwannenzone 30 lediglich eine einzige Potentialwanne 31 aufweist, muß dies nicht unbedingt der Fall sein. Vielmehr kann die Potentialwannenzone 30 zwei oder mehr Potentialwannen 31 aufweisen, welche durch die Sperrschichten 33 ausreichend oder nicht ausreichend getrennt sind, um keine signifikante, elektronische Kopplung aufzuweisen.
An den Stellen, an denen zwei oder mehr Potentialwannen 31 elektronisch gekoppelt sind, könnte ein Elektron die Struktur tatsächlich als eine einzelne Übergitterpotentialwanne "ansehen". In solch einem Falle sollte die Breite der einzelnen Übergitterpotentialwanne im Vergleich zu Lg/3, wobei Lg die Lange des Gates darstellt, gering sein.
Außerdem könnten, um die Anlagerung der heißen Elektronen zu unterstützen, die Heteroübergangschnittstellen zwischen einer Potentialwanne 31 und deren Sperrschichten 33 keine scharfen, sondern vielmehr abgestufte Zwischenschichten sein (zum Beispiel durch Änderung von x, wenn die Sperrschichten aus A1x Ga1-x As gebildet sind), um auf diese Weise eine ergänzende, flache Potentialwanne, welche die Potentialwanne 31 umgibt, um zu Anfang Elektronen in einer Weise anzulagern, welche dieser bei "Graded refractive index separate confinement heterostructures" (GRINSCH) für Laser und andere optische Vorrichtungen angewandten entspricht, auszubilden. Eine solche flache, ergänzende Potentialwanne sieht um die Potentialwanne eine Potential schale vor, in welche die Elektronen zu Anfang fallen und in welcher die Elektronen somit vor Einfang durch die Potentialwanne 31 eingeschlossen sein können.
Eine derartige Abstufung der Heteroübergangschnittstellen würde jedoch zwangsläufig die Trennung der Potentialwanne von der Gate-Elektrode 25 erhöhen, und in der Praxis sollte eine Erhöhung der Anzahl der potentialwannendefinierenden Schichten 31 in einer ausreichenden Zunahme der Wahrscheinlichkeit des Einfangs heißer, von der kanaldefinierenden Zone 10 emittierten Elektronen resultieren, um die Notwendigkeit solcher abgestuften Zwischenschichtzonen zu vermeiden.
Der Leitungskanal kann, obgleich der Leitungskanal 14 der leitungskanaldefinierenden Zone 10 in Figur 1 als durch ein zweidimensionales, in Angrenzung an einen Heteroübergang vorgesehenes Elektronengas dargestellt ist, erneut durch eine Potentialwanne, im allgemeinen eine Quantenwanne, in welcher das zweidimensionale Elektronengas zwischen zwei, durch jeweilige Sperrschichten definierte Heteroübergängen eingeschlossen ist, vorgesehen werden. Der auf diese Weise vorgesehene, erhöhte Einschluß versetzt somit die HEMTS in die Lage, eine verminderte Ausgangskonduktanz zu erzeugen.
Außerdem kann die leitungskanaldefinierende Zone 10 eine Anzahl paralleler Potentialwannenleitungskanäie 14 aufweisen, um dadurch die Strombelastbarkeit zu erhöhen. Diese Leitungskanalpotentialwannen können elektronisch entkoppelt werden oder die Sperrschichten 13 können ausreichend dünn sein, um eine elektronische Kopplung der Leitungskanalpotentialwannen zur Herstellung einer Übergitterstruktur zu ermöglichen.
Die leitungskanaldefinierende Zone 10 könnte eine Struktur aufweisen, welche der in EP-A-243953 beschriebenen gleicht, bei welcher die kanaldefinierende Zone 10 welchselweise aus Sperr- und potentialwannendefinierenden Schichten 11 und 13 gebildet ist und die für die Schichten 11 und 13 verwendeten Materialien so ausgewählt werden, daß die Elektronenbeweglichkeit in dem einen Material (normalerweise in dem die Sperrschicht definierenden Material) geringer als die Elektronenbeweglichkeit in dem anderen Material unter schwachen elektrischen Feldern, jedoch unter starken elektrischen Feldern höher ist, so daß vorzugsweise die durch das andere Material unter schwachen elektrischen Feldern definierten Kanalschichten sowie die durch das Material unter starken elektrischen Feldern definierten Sperrschichten eine Leitfahigkeit aufweisen. Bei einer solchen Struktur kann die Abhängigkeit der Elektronenmobilität von dem erzeugten elektrischen Feld reduziert werden.
Figur 3 zeigt einen Querriß, einen abgetrennten Teil, eines zweiten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Transistors mit hoher Elektronenmobilität, welcher sich von dem in Figur 1 dargestellten im Hinblick auf die Struktur der Potentialwannenzone 30a und der kanaldefinierenden Zone loa unterscheidet Ansonsten ist der in Figur 3 dargestellte HEMT identisch mit dem in Figur 1 gezeigten.
In der in Figur 3 dargestellten Anordnung weist die potentialwannendefinierende Zone 30a eine Anzahl potentialwannendefinierende, durch Sperrschichten 33a begrenzte Schichten 31a auf, welche zusammen mit der potentialwannendefinierenden Schicht 31a jeweilige Heteroübergänge 32a bilden. Wie in Figur 3 dargestellt, sind zwei potentialwannendefinierende Schichten 31 a vorgesehen. Es können jedoch drei, vier oder mehr potentialwannendefinierende Schichten 31a vorhanden sein. Vorzugsweise ist die potentialwannendefinierende Zone 30a so vorgesehen, daß die angrenzenden Potentialwannen nicht elektronisch gekoppelt sind. Wie es auch in dem in Figur 1 dargestellten Beispiel der Fall ist, können die potentialwannendefinierenden Schichten 31a aus undotiertem Galliumarsenid bestehen, während die Sperrschichten 33a aus undotiertem Aluminiumgalliumarsenid (vorzugsweise A1&sub0;.&sub2;&sub5;Ga&sub0;.&sub7;&sub5;As) oder einem Übergitter aus Aluminiumarsenid und Galliumarsenid mit äquivalenter Durchschnittszusammensetzung gebildet werden. Die Anordnung einer Anzahl potentialwannendefinierender Schichten 31a soll die Wahrscheinlichkeit des Einfangs heißer, von der kanaldefinierenden Zone 10a emittierter Elektronen durch die potentialwannendefinierenden Zonen 30a erhöhen.
Bei dem in Figur 3 dargestellten Beispiel weist die leitungskanaldefinierende Zone 10a gleichermaßen eine, durch Sperrschichten 13a begrenzte Anzahl Kanalschichten 11a auf, welche zusammen mit den Kanalschichten 11a Heteroübergänge bilden, um so an jeder Kanalschicht 11a eine Potentialwanne, im allgemeinen eine Quantenwanne zu definieren. Außerdem können die Kanalschichten 11a aus Galliumarsenid bestehen, während die Sperrschichten 13a aus Aluminiumgalliumarsenid oder äquivalente Zusammensetzungen aufweisenden Übergittern aus Aluminiumarsenid und Galliumarsenid gebildet sein können.
Die Kanalschichten 11a können, wie in dem oben beschriebenen Beispiel, undotiert sein und die freien Elektronen in den Kanalschichten 11a durch sogenannte Modulationsdotierung aus den mit Fremdatomen des einen Leitfähigkeitstypes dotierten Sperrschichten 13a vorgesehen werden. Ferner, obgleich in Figur 3 nicht dargestellt, können die Sperrschichten 13a ergänzende, undotierte Abstandsschichten aufweisen, welche die Dotieratome noch weiter von den Kanalschichten 11a trennen.
Die Anordnung einer Anzahl Kanalschichten 11 soll die Strombelastbarkeit der Anordnung erhöhen. Die leitungskanaldefinierende Zone 10a kann so ausgebildet sein, daß die Kanalschichten 11a nicht elektronisch gekoppelt sind und somit eine Struktur aus mehreren Quantenwannen bilden können, oder aber sie kann so vorgesehen sein, daß die Kanalschichten 11a elektronisch gekoppelt sind und auf diese Weise eine Übergitterstruktur aufweisen.
Figur 4 stellt eine mögliche Modifikation der kanaldefinierenden Zone 10a dar. Wie oben erwähnt, können die Kanalschichten 11a durch die Sperrschichten 13a modulationsdotiert sein. Sind mehrere Kanalschichten 11a übereinander angeordnet, so findet im allgemeinen eine Modulationsdotierung über beide Heteroübergänge 12a statt, welche eine Kanalschicht 11a begrenzen. Bei der Schicht-für-Schicht-Aufwachstechnik, wie zum Beispiel Molekularstrahlepitaxie oder metallorganische Dampfphasenepitaxie, zur Herstellung derartiger Leitungskanalzonen ist der zwischen der Kanalschicht 11a und der darüberliegenden Sperrschicht 13a vorgesehene Heteroübergang 12"a gewöhnlich relativ glatt (im nachfolgenden als normale Zwischenschicht bezeichnet), während besonders dort, wo die Sperrschichten aus Aluminiumgalliumarsenid und die Leitungsschichten aus Galliumarsenid gebildet sind, der Heteroübergang 12'a dort, wo die Kanalschicht 11a auf der Sperrschicht 13a angeordnet ist, gewöhnlich eine relativ rauhe Zwischenschicht (im nachfolgenden als invertierte Zwischenschicht bezeichnet) vorsieht.
Obgleich die Modulationsdotierung aus der ersten und zweiten Zwischenschicht jeder Leitungskanalschicht die Trägerkonzentration ungefahr verdoppelt, kann die zusätzliche, durch die relativ rauhe, invertierte Zwischenschicht verursachte Streuung die Mobilität wesentlich reduzieren, so daß diese unterhalb der durch lediglich an der normalen Zwischenschicht angeordnete Träger erreichbaren, insbesondere bei niedriger Temperatur, liegt. Die Ursachen dieser signifikanten Reduzierung der Mobilität sind nicht ganz zu verstehen; diese kann jedoch aus erhöhter Zwischenteilbandstreuung, Dotierstoffsegregation in Richtung auf die invertierte Zwischenschicht oder Verschiebung der Ladungsträgerverteilung in Richtung auf die schlechtere, invertierte Zwischenschicht, an welcher infolge der Unebenheit der Zwischenschicht eine Streuung stattfindet, resultieren.
In der in Figur 4 dargestellten, modifizierten Leitungskanalzone 10'a weisen die Sperrschichten 13'a zwischen den angrenzenden Kanalschichten 11'a jeweils eine ergänzende, erste Schicht 130a, welche mit Fremdatomen des einen Leitfähigkeitstypes zur Modulationsdotierung der darunterliegenden Kanalschicht 11'a über die normale bzw. zweite Zwischenschicht 12"a dotiert ist, und eine ergänzende, zweite Schicht 131a auf, welche mit Fremdatomen des entgegengesetzten Leitfahigkeitstypes dotiert und ausreichend dünn und schwach dotiert ist, um bei Vorspannung Null neben der invertierten bzw. ersten Zwischenschicht 12'a an freien Ladungsträgern völlig verarmt zu sein, um die Bildung von freien Ladungsträgern des einen Leitfähigkeitstypes in einer Kanalschicht 11'a an der invertierten Zwischenschicht 12'a zu verhindern.
Wie in der Halbleitertechnik allgemein verständlich, soll eine Halbleiterzone an freien Ladungsträgern beider Leitfähigkeitstypen im wesentlichen, d.h. komplett verarmt sein, wenn die Anzahl mobiler bzw. freier Ladungsträger beider Leitfähigkeitstypen im Vergleich zu dieser der Gesamtverunreinigungskonzentration in dieser Zone geringfügig (in der Regel mindestens zwei Größenordnungen weniger) ist.
Die ergänzenden, zweiten Sperrschichten 13'a dienen zur Erhöhung des Leitungsbandes der Kanalschichten 11' in Angrenzung an die erste bzw. invertierte Zwischenschicht oder Heteroübergänge 12'a, so daß das Fermi-Niveau unter dem Leitungsband in Angrenzung an die invertierten Zwischenschichten 12'a liegt. Somit haben die ergänzenden, dotierten, zweiten Sperrschichten 13'a die Funktion, das Vorliegen freier Ladungsträger des einen Leitfähigkeitstypes in den durch die Kanalschichten 11'a gebildeten Potentialwannen in Angrenzung an die invertierten Zwischenschichten 12'a zu verhindern.
Die ergänzende, erste Schicht 130a ist im allgemeinen von der darunterliegenden Kanalschicht 11'a durch eine undotierte Abstandsschicht 132a beabstandet. Eine ähnliche undotierte Abstandsschicht 133a kann, obgleich nicht erforderlich, zwischen der ergänzenden, zweiten Schicht 131 a und der darüberliegenden Kanalschicht 11a vorgesehen sein. Selbstverständlich werden die die normale Zwischenschicht 12"a definierende Sperrschicht 13'a mit der obersten Kanalschicht 11a und die die invertierte Zwischenschicht 12'a definierenden Sperrschichten 13'a mit der untersten Kanalschicht 11a lediglich mit einer ersten und zweiten ergänzenden Schicht 130a beziehungsweise 131a versehen.
Tatsache ist natürlich, daß - obgleich auf Kosten erhöhter Streuung an den Stellen, an denen sich die Donatoratome befinden und, infolgedeseen, verminderter Mobilität - die freien Ladungsträger für die leitungskanaldefinierende Zone 10, 10a durch direkte Dotierung der Kanalschicht(en) 11 vorgesehen werden könnten Außerdem kann eine Halbleiteranordnung gemaß der Erfindung die leitungskanaldefinierende Zone gemäß Figur 1 in Verbindung mit der potentialwannendefinierenden Zone 30 gemäß Figur 4 oder umgekehrt vorsehen.
Obwohl oben spezifische Beispiele beschrieben wurden, können andere Materialien verwendet werden. So könnte zum Beispiel Galliumarsenid durch Galliumindiumarsenid und Aluminiumgalliumarsenid durch Aluminiumindiumarsenid ersetzt werden und das Substrat in diesem Falle aus Indiumphosphid bestehen.
Ebenso können selbstverständlich andere Materialien zur Herstellung der Kanalschichten 11a und der potentialwannendefinierenden Schichten 31a verwendet werden. Gleichwohl können zur Ausbildung der Sperrschichten 13a und 33a andere Materialien verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung ist neben HEMTS auf andere Feldeffektanordnungen anwendbar und kann bei solchen Anordnungen angewandt werden, bei welchen keine III-V-Verbindungshalbleiter Verwendung finden, so zum Beispiel bei Anordnungen, welche Silizium und Silizium-Germanium-Legierungen oder eventuell II-VI- Verbindungen aufweisen. Ebenso ist die vorliegende Erfindung auf Anordnungen anwendbar, bei welchen als Majoritatsladungsträger eher Löcher als Elektronen vorgesehen sind, in welchem Falle die oben angegebenen Leitfähigkeitstypen reversiert würden.
Bei Lesen der vorliegenden Offenbarung sind für Fachkundige andere Modifikationen und Variationen naheliegend. Solche Modifikationen und Variationen können andere Merkmale einschließen, welche in der Halbleitertechnik bereits bekannt sind und anstelle oder zusätzlich zu den hier bereits beschriebenen Merkmalen verwendet werden können.
Es wurde oben erwähnt, daß die Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellt und, um Mißverständnisse zu vermeiden, wird hiermit weiter ausgeführt, daß in den nachfolgenden Ansprüchen, in welchen den in jedem Anspruch erwähnten technischen Merkmalen Bezugsziffern folgen, welche sich auf Merkmale der Zeichnung beziehen und in Klammern gesetzt wurden, diese Bezugsziffern gemäß den Regeln des EPÜS ausschließlich zum Zwecke einer besseren Verständlichkeit des Anspruches, in Anlehnung an ein Beispiel, übernommen wurden.

Claims

1. Halbleiteranordnung, welche einen Halbleiterkörper (1) mit einem Substrat (2) aufweist, auf welchem eine sich zwischen Eingangs- und Ausgangszone (20 und 21) erstreckende, kanaldefinierende Zone (10) vorgesehen ist, wobei die kanaldefinierende Zone (10) eine Kanalschicht (11) aufweist, welche einen Heteroübergang (12) mit mindestens einer Sperrschicht (131) bildet, so daß in der Kanalschicht (11) ein zweidimensionales, freie Ladungsträger aufweisendes Gas (14) eines Leitfähigkeitstypes gebildet wird, um zwischen der Eingangs- und Ausgangszone (20 und 21) einen, durch eine über der kanaldefinierenden Zone (10) angeordneten Gate-Elektrode (25) steuerbaren Leitungskanal (14) vorzusehen, wobei eine Potentialwannenzone (30) zwischen dem Substrat (2) und der kanaldefinierenden Zone (10) vorgesehen ist, die mindestens eine potentialwannendefinierende Schicht (31) aufweist, wodurch Heteroübergänge (32) mit angrenzenden Sperrschichten (331 und 33) gebildet werden, um für Ladungsträger des einen Leitfähigkeitstypes eine Potentialwanne (31) zu definieren, welche keine freien Ladungsträger des einen Leitfähigkeitstypes aufweist, wenn keine Spannung zwischen der Eingangs- und Ausgangszone (20 und 21) angelegt ist, wobei die Breite der Potentialwanne (31) kombiniert mit dem Abstand der Potentialwanne (31) zu der kanaldefinierenden Zone (10) geringer als etwa ein Drittel der Länge der Gate-Elektrode (25) und die Potentialwanne (31) ausreichend tief und breit ist, um von der kanaldefinierenden Zone (10) zu dem Substrat (2) hin emittierende, heiße Ladungsträger des einen Leitfähigkeitstypes anzulagern.

2. Haibleiteranordnung nach Anspruch 1, bei welcher die Potentialwanne (31) eine Energietiefe von ungefähr 0,2 eV, eine Breite von ungefähr 30 nm und einen Abstand zu der zumindest einen Kanalschicht der kanaldefinierenden Zone (10) von ungefähr 50 nm aufweist.

3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Potentialwannenzone (30) eine Anzahl potentialwannendefinierende Schichten (31a) aufweist, welche zusammen mit angrenzenden Sperrschichten (33a) Heteroübergänge (32a) bilden und die Sperrschichten (33¹) der Potentialwannenzone (30) ausreichend breit sind, daß angrenzende Potentialwannen (31a) nicht elektrisch gekoppelt sind.

4. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welcher die Kanalschicht (11) auf jeder Seite durch heteroübergangsdefinierende Schichten (13' und 33') begrenzt ist, wodurch die Ausbildung einer Potentialwanne für Ladungsträger des einen Leitfahigkeitstypes erfolgt.

5. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welcher die kanaldefinierende Zone (10a) eine Anzahl Kanalschichten (11a) aufweist, welche jeweils Heteroübergänge mit angrenzenden Sperrschichten (13a) bilden, um eine Anzahl Potentialwannen (11a) für Ladungsträger des einen Leitfähigkeitstypes vorzusehen.

6. Halbleiteranordnung nach Anspruch 5, bei welcher jede Kanalschicht (11a) unter Ausbildung eines ersten Heteroüberganges (12'a) zusammen mit der auf der Sperrschicht (133a), auf welcher die Kanalschicht (11a) angeordnet ist, und eines zweiten Heteroüberganges (12"a) zusammen mit der auf der Kanalschicht (11a) angeordneten Sperrschicht (132a) eine Potentialwanne (11a) für Ladungsträger des einen Leitfähigkeitstypes darstellt und eine, mit Fremdatomen des einen Leitfähigkeitstypes dotierte, erste, ergänzende Sperrschicht (130a) in Angrenzung an jeden zweiten Heteroübergang (132a) vorgesehen ist, um freie Ladungsträger des einen Leitfähigkeitstypes in den Kanalschichten (11a) an den zweiten Heteroübergängen (132a) vorzusehen, sowie eine, mit Fremdatomen des entgegengesetzten Leitfähigkeitstypes dotierte, ausreichend dünne und schwach dotierte, bei Vorspannung Null an freien Ladungsträgern völlig verarmte, zweite, ergänzende Sperrschicht (13 la) zwischen den Kanalschichten (11a) in Angrenzung an den ersten Heteroübergang (133a) vorgesehen ist, um die Bildung von freien Ladungsträgern des einen Leitfähigkeitstypes in einer Kanalschicht (11a) an dem ersten Heteroübergang (133a) zu verhindern.

7. Halbleiteranordnung nach Anspruch 6, bei welcher jede erste, ergänzende Sperrschicht (130a) von dem zugeordneten, zweiten Heteroübergang (12"a) durch eine undotierte, ergänzende Abstandsschicht (132a) der Sperrschicht beabstandet ist.

8. Halbleiteranordnung nach Anspruch 5, 6 oder 7, bei welcher die Sperrschichten (13'a) der kanaldefinierenden Zone (10'a) ausreichend dünn sind, um eine elektronische Kopplung der Potentialwannen (11a) zur Herstellung einer Übergitterzone vorzusehen.

9. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher die bzw. eine Sperrschicht (13'), welche mit mindestens einer Kanalschicht (11) einen Heteroübergang bildet, mit Fremdatomen dotiert ist, um die freien Ladungsträger des einen Leitfähigkeitstypes in der Kanalschicht (11) vorzusehen.

10. Halbleiteranordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher eine undotierte Pufferschicht (2b) zwischen dem Substrat (2a) und der potentialwannendefinierenden Zone (30) vorgesehen ist.

11. Halbleiteranordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher die Sperrschichten (33', 33) der potentialwannendefinierenden Zone abgestuft sind, um auf diese Weise allmähliche Heteroübergang-Zwischenschichten zu bilden, wodurch eine, die Potentialwanne(n) der potentialwannendefinierenden Zone (30) umgebende, flache, ergänzende Potentialwanne entsteht.