EP4282007A1 - Transistor mit hoher elektronenbeweglichkeit (hemt), transistoranordnung, verfahren zum steuern eines hemts und verfahren zum herstellen eines hemts - Google Patents

Transistor mit hoher elektronenbeweglichkeit (hemt), transistoranordnung, verfahren zum steuern eines hemts und verfahren zum herstellen eines hemts

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EP4282007A1
EP4282007A1 EP22712307.2A EP22712307A EP4282007A1 EP 4282007 A1 EP4282007 A1 EP 4282007A1 EP 22712307 A EP22712307 A EP 22712307A EP 4282007 A1 EP4282007 A1 EP 4282007A1
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EP
European Patent Office
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layer
hemt
gate electrode
polarization
region
Prior art date
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Application number
EP22712307.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Holger Kapels
Simon FICHTNER
Fabian LOFINK
Bernhard Wagner
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
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    • H01L29/66446—Unipolar field-effect transistors with an active layer made of a group 13/15 material, e.g. group 13/15 velocity modulation transistor [VMT], group 13/15 negative resistance FET [NERFET]
    • H01L29/66462—Unipolar field-effect transistors with an active layer made of a group 13/15 material, e.g. group 13/15 velocity modulation transistor [VMT], group 13/15 negative resistance FET [NERFET] with a heterojunction interface channel or gate, e.g. HFET, HIGFET, SISFET, HJFET, HEMT

Definitions

  • HEMT High Electron Mobility Transistor
  • Transistor Assembly Method of Controlling a HEMT
  • Method of Making a HEMT Method of Making a HEMT
  • Examples of the present invention relate to a high electron mobility transistor.
  • High Electron Mobility Transistor HEMT
  • Further examples relate to a transistor arrangement.
  • Other examples relate to methods of controlling a HEMT.
  • Other examples relate to methods of making a HEMT.
  • HEMT device structures typically feature a two-dimensional electron gas (2DEG) that forms at the interface of, for example, an AlGaN/GaN structure during the fabrication process. Due to the permanent formation of a conductive 2DEG at the interface between two III-N-based layers, the HEMTs based thereon are permanently in the on state (normally-on structure) without the additional application of a gate voltage. On the one hand, this has disadvantages in terms of safety (the components are always on even if the gate voltage supply fails), and on the other hand, it makes it difficult to manufacture integrated logic gates based on this technology.
  • 2DEG two-dimensional electron gas
  • III-N heterostructure-based normally-off HEMTs can also be realized through the use of ferroelectric (FE) materials.
  • FE ferroelectric
  • FE-FET FE field effect transistor
  • a type of variable voltage offset can be integrated into the gate stack by the charges that can be shifted in the ferroelectric. This allows the gate voltage to be shifted in such a way that the threshold voltage is greater than 0 V and the transistor is therefore in a non-conductive state even without a gate voltage being applied.
  • the CN107369704A describes a FE-HEMT with a multi-layer gate structure with a gate dielectric made of AIN or Al 2 0 3 plus a ferroelectric HfZrO layer.
  • the CN102299576B uses LiNb0 3 or LiTa0 3 as an alternative FE material.
  • TW201906163A describes a device with gate electrodes that interrupt the 2DEG and contain ferroelectric dielectric, the electrodes being operated as a back gate.
  • JP2010206048A also describes a HEMT with an oxidic FE gate.
  • An example of the present invention provides a HEMT having a first layer and a second layer.
  • the first layer comprises a first nitride compound first material.
  • the first nitride compound has a Group III element.
  • the second layer comprises a second nitride compound second material.
  • the second nitride compound has a Group III element.
  • a major surface of the second layer is opposed to a major surface of the first layer such that a charged zone is formed along the major surface of the second layer.
  • the charge zone can be, for example, an area around a local extremum of a Designate the course of the potential perpendicular to the main surface of the first layer.
  • the charge zone may provide a conduction channel in an on-state of the HEMT and be depleted in an off-state of the HEMT.
  • the HEMT also has a gate electrode, which is arranged opposite the second layer at least in regions, so that the second layer is arranged between the first layer and the gate electrode.
  • the HEMT has a third layer which is arranged between the gate electrode and the second layer.
  • the third layer comprises a ferroelectric third material of a third compound nitride or of an oxide compound including zinc.
  • Ferroelectric materials made from a nitride compound or from an oxide compound with zinc can have a particularly high polarization. Examples of the present invention are based on the finding that this makes these materials particularly suitable for implementing a HEMT.
  • the threshold voltage of the HEMT can be shifted by a large amount due to the high polarization.
  • a HEMT can thus be implemented with a large threshold voltage, so that a large, safe working range is made possible.
  • positive threshold voltages are also possible, including large positive threshold voltages, so that the HEMT is switched off when no voltage is present at the gate electrode and a leakage current is particularly small in this state.
  • oxidic ferroelectrics often have remanence polarizations in the range of 1-40 pC/cm 2 , this value can be up to 100 pC/cm 2 for the materials used according to the invention.
  • the greater polarization has the advantage that a larger offset is added to the gate voltage, which means that the component closes better on the one hand and is safer on the other, since an on state can only be achieved with larger external voltages.
  • the inventors have also recognized that the polarization in the ferroelectric nitride compounds or zinc oxide compounds is particularly stable. For example, these materials have a high Curie temperature. As a result, the polarization of the third layer remains stable even at high operating temperatures.
  • the maximum usage temperature of these materials can be more than 1000°C and thus significantly higher than that of oxidic ferroelectrics (maximum 350°C).
  • the HEMT according to the invention is therefore particularly well suited for power electronic components, such as power converters, for example.
  • the high temperature stability also enables a high degree of flexibility in the choice of manufacturing processes for the HEMT, for example with a gate-first process. It can also be made possible to heart the HEMT with a process which the gate electrode and the FE third layer are processed from the front.
  • the ferroelectric materials used according to the invention can be based on purely pyroelectric materials and therefore have an extraordinary polarization stability and thus, for example, a high long-term stability.
  • the ferroelectric nitride compounds or oxide-zinc compounds have a higher service temperature and greater long-term stability than oxidic ferroelectrics, while at the same time they require a comparatively low temperature budget for production.
  • the third material consists of the third nitride compound have the advantage over HEMTs with oxidic materials that a reaction of the oxidic material with the III-N structures to form oxidic interfaces can be avoided, which has a positive effect on the long-term stability of the ferroelectrics and affects the transistor properties of the heterostructure.
  • the third material has a wurtzite crystal structure.
  • a material with a wurtzite crystal structure such as III-N semiconductor or ZnO
  • the third material enables a layer sequence consisting of the first layer, the second layer and the ferroelectric third layer to be deposited epitaxially (e.g. deposited on top of one another) in order to be able to use the ferroelectric part of the Gate structure to achieve particularly good material properties, e.g. in terms of defect structure density.
  • a particularly low-defect boundary layer can be obtained between the second layer and the third layer.
  • the possibility of epitaxially depositing the first, second and third layer also enables a simple manufacturing process.
  • the third nitride compound includes one or more Group III elements.
  • Group II nitride compounds are often semiconductor materials with a large band gap, which means that the HEMT can be designed with particularly low losses.
  • group II I-nitride compounds can have high polarization.
  • Many Group I II nitrides exhibit a wurtzite crystal structure, so Group I II nitrides take advantage of the wurtzite Can combine crystal structure with the advantages of a large band gap and high polarization.
  • the one or more Group III elements of the third nitride compound are one or more of Al, Ga, or In. These Group III nitride compounds can have high polarization.
  • the third nitride compound has Al, Ga, In, AlGa, InGa or InAl.
  • the third material includes a transition metal.
  • the third nitride compound or the oxide-zinc compound contains a transition metal.
  • the inventors have recognized that a material, in particular a material with a wurtzite structure, which has a transition metal, tends to have a lower coercivity than the corresponding material without a transition metal.
  • the coercive field strength can be below the breakdown field strength, so that these materials can be ferroelectric.
  • nitride compounds that include a transition metal can be ferroelectric in contrast to their corresponding pure nitride compounds. This can apply in particular to group III nitride compounds.
  • Nitride compounds or oxide compounds with zinc, which can also contain a transition metal thus represent a good compromise between high polarization and the presence of ferroelectricity.
  • the transition metal is Sc, Mg, Nb, Ti, or Y.
  • Nitride compounds with these transition metals, particularly Group III nitride compounds with these transition metals, can be ferroelectric and can have a particularly high polarization and/or a particularly high temperature of use .
  • the third material is AIScN or GaScN.
  • the amount of polarization in AIScN or GaScN can reach values of more than 100 pC/cm 2 and thus enable a particularly efficient shifting of the threshold voltage.
  • the use temperature of AIScN or GaScN can be over 1000 °C.
  • a stoichiometric proportion of the transition metal in the third material is between 10% and 50% of an overall stoichiometric Proportion of the one or more Group III elements and the transition metal in the third material.
  • the stoichiometric proportion of the transition metal in the third material is between 10% and 50% of a total stoichiometric proportion of the zinc and the transition metal in the third material. The inventors have recognized that such a proportion of the transition metal can result in the second material being both ferroelectric and having a high polarization.
  • the polarization can decrease as the proportion of the transition metal increases, so that a proportion of less than 50% can ensure a particularly high polarization of the second material.
  • a high charge carrier density can be generated in a charge zone along the main surface of the first layer and/or the second layer.
  • a proportion of more than 10% can ensure that the second material is ferroelectric.
  • the gate electrode and the third layer are part of a gate structure that is regionally arranged opposite the second layer.
  • the charge carrier density in the charge zone can be switched or adjusted in areas, in an area opposite the gate structure.
  • the HEMT further includes a fourth layer disposed between the second layer and the third layer.
  • the fourth layer includes an electrically conductive material.
  • the third layer is arranged between the fourth layer and the gate electrode.
  • the fourth layer offers the advantage that over its area the ratio of the respective electric fields applied across the second layer and the third layer can be adjusted, for example to prevent electrical breakdowns through the second layer. Further, the fourth layer can provide more favorable growth conditions for the third layer, such that the third layer can be deposited at lower temperatures, for example.
  • the HEMT further includes an insulating layer interposed between the second layer and the third layer or between the second layer and the fourth layer is arranged.
  • the insulation layer has an electrically insulating material, for example Al 2 O 3 , GaN or AlN.
  • the insulation layer can passivate a further main surface of the second layer opposite the main surface of the second layer.
  • the gate structure includes a fourth layer disposed between the second layer in the third layer.
  • the fourth layer includes an electrically conductive fourth material.
  • Features and benefits of the fourth layer may be the same as the fourth layer previously described.
  • the gate structure further includes an insulating layer disposed between the second layer and the third layer or between the second layer and the fourth layer.
  • the insulating layer has an electrically insulating material. Properties and advantages of the insulation layer can correspond to the insulation layer described above.
  • the fourth material is one of TiN, NbN, Pt, Al, Ti, Ni, Mo.
  • the combination of the first material and the second material is one of AlGaN/GaN, AIScN/GaN, AlN/GaN, and AIScN/GaScN.
  • the HEMT includes an intermediate layer disposed between the first layer and the second layer.
  • the intermediate layer comprises a nitride compound material.
  • the intermediate layer may alter the position of the charge zone such that it is spaced from the second layer, for example in the first layer or at the major surface of the first layer (although the charge zone may also extend into the intermediate layer).
  • the first layer can be particularly low in defects since, in examples, it can have been produced epitaxially, so that the charge zone can have a particularly high conductivity if it is at least largely located in the first layer.
  • the material of the intermediate layer is one of AlN and GaN.
  • a polarization state of the third material is adjustable by applying a voltage to the gate electrode.
  • a threshold voltage of the HEMT at which a conduction channel through the charge region transitions between an on state and an off state is depends on the polarization state of the third material.
  • the threshold voltage may refer to a voltage required between the gate electrode and the charging region to switch between on and off states.
  • the change between the switched-on state and the switched-off state can be characterized, for example, by a conductivity or a resistance of the charge zone. The threshold voltage of the HEMT can therefore be adjusted by applying a voltage to the gate electrode.
  • the third material has a first state of polarization.
  • the threshold voltage of the HEMT is positive when the third material is in the first polarization state.
  • a polarization state can be characterized by a polarization direction and a polarization degree.
  • the polarization direction of the third material in the first polarization state may at least partially point away from the charged zone.
  • a positive threshold voltage means that the HEMT is switched off when no voltage is applied to the gate electrode, ie the HEMT is in a normally-off state.
  • the third material has a second state of polarization and the threshold voltage is negative when the third material is in the second state of polarization.
  • the degree of polarization of the second state of polarization may be less than the degree of polarization of the first state of polarization.
  • the polarization direction of the second polarization state can at least partially point towards the charged zone.
  • a negative threshold voltage means that the HEMT is switched on when no voltage is applied to the gate electrode, i.e. the HEMT is in a normally-on state.
  • the HEMT can be switched between a normally-off and a normally-on state.
  • the gate electrode is arranged in a gate electrode region such that the polarization state of the third material in a first region of the third layer opposite the gate electrode region can be set by applying a voltage to the gate electrode.
  • the third layer has a second region that is different from the first region. The third material of the second region of the third layer is in a polarization state for which a second Area opposite charge zone area of the charge zone is in a conductive state.
  • the HEMT has a source region and a drain region.
  • the charging region is arranged in electrical series between the source region and the drain region.
  • the control signal generator is designed to apply a voltage to the gate electrode in order to set a polarization direction in a region of the third layer opposite the gate electrode. Adjusting the polarization direction enables the threshold voltage of the HEMT to be adjusted efficiently.
  • the third layer can be completely or almost completely polarized in one direction in the region opposite the gate electrode by applying a voltage with a magnitude greater than a critical value.
  • control signal generator is designed to set a degree of polarization in the region of the third layer opposite the gate electrode when the voltage is applied to the gate electrode, in order to set a threshold voltage of the HEMT.
  • a voltage can be selected which results in a non-uniform polarization of the third material in the region opposite the gate electrode.
  • the threshold voltage can be adjusted precisely.
  • control signal generator is configured to apply a first voltage between the gate electrode and the charge zone to set the threshold voltage to a positive value and to apply a second voltage between the gate electrode and the charge zone to set the threshold voltage to a set negative value.
  • the method includes a step of creating a Voltage to the gate electrode to set a polarization direction and/or degree of polarization of the third material to set a threshold voltage of the HEMT at which a conduction channel through the charge region changes between an on state and an off state.
  • the threshold voltage can be adjusted according to the application of the HEMT.
  • the method includes a step of applying a first voltage to the gate electrode to adjust a polarization direction and/or a polarization degree of the third material such that a threshold voltage of the HEMTs at which a conduction channel through the charge zone is switched between an on state and an off state state changes, is positive.
  • the HEMT can be operated in a normally-off state.
  • the method includes providing a layered structure having a first layer, a second layer and a third layer.
  • the third layer includes a ferroelectric material.
  • the layer structure is provided in such a way that the second layer is arranged between the first layer and the third layer. Furthermore, the layer structure is provided in such a way that a main surface of the second layer is arranged opposite a main surface of the first layer.
  • the layer structure is provided in such a way that a charge zone is formed along the main surface of the first layer.
  • the method further includes depositing a source contact and a drain contact such that the charged region is disposed in electrical series between the source contact and the drain contact.
  • the method further includes thermally treating, or annealing, the layered structure along with the source contact and the drain contact.
  • An ohmic contact between the source contact and the charge zone or between the drain contact and the charge zone can be achieved or improved by the temperature treatment.
  • the inventors have recognized that a HEMT can be produced in a particularly uncomplicated manner if the temperature treatment takes place at a point in the production process at which the layered structure comprises the third layer.
  • providing the layer structure includes an epitaxial application of a first layer and a second layer such that a Main surface of the second layer is arranged opposite a main surface of the first layer and in such a way that a charge zone is formed along the main surface of the first layer and in such a way that the first layer has a first material with a wurtzite crystal structure and the second layer has a second material with having a wurtzite crystal structure.
  • providing the layered structure includes epitaxially depositing a ferroelectric third layer such that the second layer is disposed between the first layer and the third layer and such that the third layer comprises a ferroelectric third material having a wurtzite crystal structure.
  • the method includes epitaxially depositing a first layer and a second layer such that a major surface of the second layer is opposite a major surface of the first layer and such that a charged zone is formed along the major surface of the first layer. Furthermore, the first layer and the second layer are epitaxially applied in such a way that the first layer has a first material with a wurtzite crystal structure and the second layer has a second material with a wurtzite crystal structure. The method further includes epitaxially depositing a ferroelectric third layer such that the second layer is sandwiched between the first layer and the third layer and such that the third layer comprises a ferroelectric third material having a wurtzite crystal structure.
  • the inventors have recognized that a HEMT can be produced in a particularly uncomplicated and defect-free manner by producing the first layer, the second layer and the third layer epitaxially. To this end, it is particularly advantageous if both the first layer, the second layer and the ferroelectric third layer have a wurtzite crystal structure.
  • 1 shows a schematic representation of a HEMT according to an embodiment
  • 2 shows a schematic representation of a further example of the HEMT with gate electrode
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a further example of the HEMT with a gate structure
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a further example of the HEMT with a gate electrode arranged in regions
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a further example of the HEMT with a gate structure
  • FIG. 6 shows a flowchart of a method for switching the HEMT according to an embodiment.
  • FIG. 7 shows a flow chart of a method for switching the HEMT according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 8 shows a flow chart of a method for manufacturing the HEMT according to an embodiment
  • FIG. 9 shows a flow chart of a method for manufacturing the HEMT according to a further embodiment.
  • the HEMT 100 has a first layer 110 and a second layer 120 .
  • the first layer 110 comprises a first material 111 made of a first nitride compound.
  • the first nitride compound has a Group III element.
  • the second layer 120 comprises a second material 121 made of a second nitride compound.
  • the second nitride compound has a Group III element.
  • a major surface 122 of the second layer 120 is disposed opposite a major surface 112 of the first layer 110 such that a charge zone 160 is formed along the major surface 112 of the first layer.
  • the HEMT also has a gate electrode 170 .
  • the gate electrode 170 is arranged opposite the second layer 120 at least in regions, so that the second layer 120 is arranged between the first layer 110 and the gate electrode 170 . Furthermore, the HEMT has a third layer 130 . The third layer 130 is arranged between the gate electrode 170 and the second layer 120 . The third layer 130 includes a ferroelectric third material 131 .
  • the third material 131 is made of a third nitride compound. Alternatively, the third material 131 is made of an oxide compound containing zinc, for example zinc oxide or a zinc oxide compound.
  • first layer 110, the second layer 120, and the third layer 130 can be arranged along the z-direction and each extend in the x-y plane.
  • the first layer 110, the second layer 120, the third layer 130, and the gate electrode 170 are part of a layered structure.
  • Each of the layers of the layered structure can have a main surface and a further main surface opposite the main surface.
  • the main surfaces of the layers may be arranged parallel to each other along a main direction of the layered structure.
  • the first Layer 110, second layer 120, third layer 130, and gate electrode 170 may be arranged parallel to the xy plane, in examples.
  • the layer structure can be characterized, for example, in that two of its layers are separated from one another at least by an interface.
  • the interface between two layers of the layer structure arranged adjacent to one another can thus be formed by the main surfaces of the two layers facing one another.
  • An interface can represent an interface between two different materials, which can differ, for example, in terms of their composition and/or their structure.
  • An opposite arrangement of a main surface of a first layer and a main surface of a second layer can mean that these main surfaces are arranged facing each other.
  • the major surface 112 of the first layer 110 faces the second layer 120 and correspondingly the major surface 122 of the second layer 120 faces the first layer.
  • the first material 111 and the second material 121 are semiconducting materials whose band gaps are matched to one another in such a way that an extremum in a potential curve in the z-direction is formed along the main surface 112, which the charge zone 160 can provide.
  • the extremum can be a minimum, so that a 2DEG can form along the main surface 112 .
  • the combination of the first material 111 and the second material 121 is one of AlGaN/GaN, AIScN/GaN, AlN/GaN, and AIScN/GaScN.
  • both the first material and the second material have a wurtzite crystal structure.
  • a polarization state of the third material 131 can be adjusted by exposing the third material 131 to an electric field.
  • the polarization state of a ferroelectric material can be retained even after the electric field has been applied, for example by applying an electric field of sufficient magnitude with an opposite direction.
  • a voltage can be applied between the gate electrode 170 and the charging region 160, eg, via a source region or drain region to create this electric field.
  • the third material 131 in the third layer 130 or within a region of interest in the third layer 130 may be fully unidirectionally polarized or partially polarized. For example, individual local domains can be polarized in one direction and other domains can be unpolarized or polarized in another direction.
  • the polarization state of the third material 131 or a region of interest of the third material 131 may refer to a polarization averaged over the third material 131 or the region of interest of the third material 131 .
  • 1 shows, by way of example, a first polarization state 134 whose polarization direction points at least partially away from the second layer 120, and a second polarization state 134' whose polarization direction points at least partially towards the second layer 120.
  • the polarization of the third material 131 can act on the potential of the charged region 160, similar to an electric field applied by a gate electrode. Depending on the polarization state of the third material 131, the charge zone 160 can accordingly be depleted, ie blocking, or conductive. Furthermore, the potential of the charge zone 160 can be changed by applying a voltage between the gate electrode 170 and the charge zone 160 by means of a field defect in order to vary the charge carrier density in a region of the charge zone 160 opposite the gate electrode 170 and thus the conductivity of the charge zone 160 turn on or turn off.
  • a voltage required between the gate electrode 170 and the charging zone 160 at which a conduction channel through the charging zone 160 switches between an on state and an off state can also be referred to as the threshold voltage of the HEMT.
  • the threshold voltage of the HEMT can be gradually adjusted.
  • a polarization direction of the third material in the z-direction can cause a positive shift in the threshold voltage of the HEMT, such as the first polarization state 134.
  • a polarization direction of the third material in the z-direction can bring about a negative shift in the threshold voltage of the HEMT, such as the second polarization state 134'.
  • the size of the shift in the threshold voltage can depend on the degree of polarization. That is, in examples, the transition between a positive and a negative threshold voltage can be represented by a change of the degree of polarization of the third layer, whereby the direction of polarization does not necessarily have to change.
  • the electric field strength that may be required to change or switch the polarization of the third material 131 may be between 0.1 MV/cm and 8 MV/cm in examples.
  • a layer thickness of the third layer 130 can be in a range of 5-1000 nm, for example.
  • the choice of the layer thickness of the third layer 130 can influence the strength of the electric field for switching the polarization.
  • the HEMT can be designed in such a way that the threshold voltage (taking the sign into account) is smaller, for example by at least a factor of 1.2, a factor of 1.5, a factor of two or a factor of five, as a voltage at which the polarization of the third material 131 changes significantly, for example by more than 50% or by more than 30% or by more than 10%. It can thus be ensured that an electric field can be built up between the charge zone and the gate electrode, which is sufficient to set the polarization of the third material to the second polarization state.
  • the polarization state of the third material 131 is adjustable by applying a voltage to the gate electrode 170 .
  • a threshold voltage of the HEMT at which a conduction channel through the charge zone 160 switches between an on state and an off state depends on the polarization state of the third material 131 .
  • a polarization direction of the third material 131 which at least partially points in the direction of the second layer 120, i.e. counter to the z-direction, can lead to a shift in the threshold voltage by a positive one value, while a polarization direction of the third material 142, which points at least partially away from the second layer 120, ie in the z-direction, leads to a shift in the threshold voltage by a negative value.
  • the third material 131 has a first polarization state.
  • the threshold voltage is of the HEMT positive.
  • the first polarization state can be a polarization state whose polarization direction is at least partially aligned along the z-direction, e.g. polarization state 134.
  • a positive threshold voltage can mean that a Conduction channel is turned off by the charge zone 160 when no voltage is applied to the gate electrode.
  • the third material 131 further has a second polarization state. If the third material 131 is in the second polarization state, the threshold voltage of the HEMT is negative.
  • the second polarization state can be a polarization state whose polarization direction is at least partially aligned opposite to the z-direction, for example opposite to the first polarization state, e.g. the polarization state 134'.
  • the second polarization state can have the same polarization direction as the first polarization state but a lower degree of polarization than the first polarization state.
  • a negative threshold voltage may mean that a conduction channel through the charged zone 160 is turned on when no voltage is applied to the gate electrode.
  • the HEMT 100 further includes a source region 172 and a drain region 174 arranged such that the charging region 160 is electrically serially arranged between the source region 172 and the drain region 174 .
  • the arrangement of the source region 172 and the drain region 174 is to be understood as an example.
  • the source region 172 and the drain region 174 may be arranged adjacent to the first layer 110 and/or adjacent to the second layer 120 .
  • the charge region 160 may provide a conduction channel between the source region 172 and the drain region 174 in a conductive state.
  • the conduction channel between the source region 172 and the drain region 174 can be switched on or off.
  • the third material 131 has a wurtzite crystal structure.
  • the first material 111, the second material 121, and the third material 131 may have a wurtzite crystal structure.
  • the third material 131 includes a nitride compound including one or more Group III elements.
  • the nitride compound of the third material 131 includes one or more of Al, Ga, and In.
  • the third material 131 can have a transition metal.
  • the transition metal can optionally be one of Sc, Mg, Nb, Ti or Y.
  • the third material is AIScN or GaScN.
  • the third material 131 is a nitride compound that includes one or more Group III elements and a transition metal.
  • a stoichiometric proportion of the transition metal in the nitride compound of the third material 131 may be between 10% and 50% of a total stoichiometric proportion of the one or more Group III elements and the transition metal in the nitride compound.
  • the third material 131 has the chemical formula A (1-X) T X N, where A represents one or more different Group III elements, T represents a transition metal, N is nitrogen, and x is between 0.1 and 0.5.
  • the third material 131 is an oxide compound with zinc, which includes one or more Group III elements and a transition metal.
  • a stoichiometric proportion of the transition metal in the oxide compound of the third material 131 may be between 10% and 50% of a total stoichiometric proportion of the zinc and the transition metal in the nitride compound.
  • the third material 131 has the chemical formula Zn (1-x) T x N, where T represents a transition metal and x is between 0.1 and 0.5.
  • the third material 131 has a lower coercivity than the second material 121.
  • the second material 121 can also be ferroelectric.
  • the third material 131 has a lower coercivity than the second material 121 to switch or change a polarization portion of the respective material in a direction perpendicular to the major surface of the second layer.
  • the The direction of polarization of the third material can be changed or switched without substantially changing the direction of polarization of the second material.
  • the stated relationship between the coercive field strengths can be achieved, particularly in examples in which the first, second and third material and the third material have a wurtzite crystal structure, that the third material, or the third layer, has a higher proportion of a transition metal as the second material, or the second layer.
  • the proportion of the transition metal is, for example, the described proportion of the transition metal in the nitride compound.
  • the mentioned ratio between the coercive field strengths can be achieved in that the third material 131 has a tensile stress.
  • the third layer has a lattice constant greater than a reference lattice constant in the direction perpendicular to the main surface of the second layer.
  • the reference lattice constant may be an equilibrium lattice constant of the third material.
  • the tensile stress can be generated, for example, by a production process, for example during deposition, of the third layer in the third material.
  • the HEMT 100 can have a fourth layer 240, which is arranged between the second layer 120 and the third layer 130.
  • the fourth layer 240 includes an electrically conductive material.
  • the electrically conductive material of the fourth layer 240 can be one of TiN, NbN, Pt, Al, Ti, Mo or Ni.
  • the fourth layer 240 can be arranged such that the third layer 130 is arranged between the fourth layer 240 and the gate electrode 170 .
  • the fourth layer 240 can serve as a floating gate. This means that the fourth layer 240 can be potential-free, that is to say it cannot be switched to a specific potential.
  • a ratio between the areas of the fourth layer 240 and the gate electrode 170 can determine the electric field strength through the third layer.
  • the fourth layer 240 has a larger area than the gate electrode 170. This can ensure that the electric field strength through the third layer 130 is sufficiently high to change the polarization of the third material, while the electric field strength through the second layer is sufficiently small to prevent breakdown or ferroelectric switching.
  • the area of the fourth layer or of the gate electrode can extend in one plane parallel to the layers, ie, for example, parallel to the main surface of the first layer 110 or the second layer 120.
  • an area of a main surface of the fourth layer 240 located opposite to the gate electrode may be larger than an area of a main surface of the gate electrode located opposite to the fourth layer.
  • the main surface of the fourth layer can be arranged opposite a main surface of the second layer, for example arranged parallel to it.
  • an electrical capacitance between the gate electrode 170 and the fourth layer 240 is less than an electrical capacitance between the fourth layer 240 and the charge zone 160, for example when the charge zone is in a conductive state.
  • the HEMT 100 further includes an insulating layer 250 .
  • the insulating layer 250 can be arranged between the second layer 120 and the fourth layer 240, as shown in FIG. In other examples, the isolation layer 250 is implemented without the fourth layer 240 . In these examples, the insulating layer 250 is arranged between the second layer 120 and the third layer 130 . The insulation layer 250 can passivate a further main surface 224 opposite the main surface 122 of the second layer 120 .
  • the insulation layer 250 has an electrically insulating material, for example one made of Al 2 O 3 GaN or AlN.
  • the HEMT 100 further includes an intermediate layer 215 .
  • Intermediate layer 215 is arranged between the first layer 110 and the second layer 120 .
  • the intermediate layer 215 comprises a nitride compound material.
  • the intermediate layer 215 can be less than 10 nm thick, for example.
  • the intermediate layer 215 can cause the charging zone 160 to be in the first layer 110 .
  • the first layer 110 can be particularly low in defects, so that the conductivity of a conduction channel through the charge zone 160 can be particularly high when the charge zone 160 is located in the first layer 110 .
  • the material of the intermediate layer 215 may be one of AlN and GaN. These materials are particularly suitable when the combination of the first material 111 and the second material 121 is one of AlGaN/GaN, AIScN/GaN and AIScN/GaScN.
  • the intermediate layer 215 may be adjacent to the major surface 112 of the first layer 110 and located adjacent to the major surface 122 of the second layer 120 . In implementations without the intermediate layer 215 , the major surface 112 of the first layer 110 may be adjacent to the major surface 122 of the second layer 120 .
  • the intermediate layer 215 can be implemented independently of the fourth layer 240 and the isolation layer 250 .
  • the fourth layer 240, the insulating layer 250 and the intermediate layer 215 can be implemented independently of each other in the example shown in FIG.
  • FIG 3 shows a schematic representation of a further example of the HEMT 100.
  • the gate electrode 170 and the third layer 130 are part of a gate structure 375.
  • the gate structure 375 is arranged opposite the second layer 120 in regions.
  • the gate structure 375 is arranged opposite a first region 125 of the first layer 110 and the second layer 120 .
  • the first layer 110 and the second layer 120 may further include a second region 127 different from the first region 125 .
  • the polarization of the third layer 130 can influence the charge carrier density in a region 161 of the charge zone 160 opposite the gate structure 375 .
  • a second region 162 of the charge zone 160 located in the second region 127 of the first layer 110 and/or the second layer 120 can remain largely unaffected by the polarization of the third layer 130 (for example apart from edge effects).
  • the gate structure 375 further includes the fourth layer 240 .
  • the gate structure 375 can also be implemented without the fourth layer 240 and/or additionally with the insulation layer 250, as described in FIG. 2 .
  • the intermediate layer 215 can also be implemented in the example shown in FIG. 3 .
  • the first material 111 is intrinsic GaN
  • the second material 121 is Al 0.3Ga 0.7 N
  • the third material 131 is AlScN
  • the material of the fourth layer 240 can be TiN.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of another example of the HEMTs 100.
  • the gate electrode 170 is arranged in a gate electrode region 471, so that by applying a voltage to the gate electrode 170, the polarization state of the third material 131 in a gate electrode region 471 opposite first area 433 of the third layer 130 is adjustable.
  • the third layer 130 also has a second region 435 that is different from the first region 433 .
  • the third material of the second region 435 of the third layer 130 is in a polarization state for which a charge zone region 465 of the charge zone 160 opposite the second region 435 is in a conductive state.
  • a threshold voltage for the conductivity of a further charge zone region 463 of the charge zone 160 opposite the gate electrode 170 can be set, for example.
  • the gate electrode 170 can be used to switch on or off a conduction channel through the further charge zone region 463 .
  • the gate electrode region 471 may extend in a direction (e.g. the y-direction) transverse to a direction (e.g. the x-direction) between the source region 172 and the drain region 174 completely across a between the source region 172 and the drain -Region 174 arranged channel region extend so that the source region 172 and the drain region 174 are electrically isolated from each other when the further charge zone region 463 is in an electrically insulating state.
  • the area of the gate electrode 471 can be just large enough to eliminate a conduction channel between the source region 172 and the drain region 174, but under this condition as small as possible to avoid leakage currents between the charge region 160 and the gate -Electrode 170 to avoid and to keep the capacitance of the gate electrode small.
  • a distance between source region 172 and drain region 174 can be large enough to avoid voltage breakdowns, for example even with voltages of more than 100 V between source region 172 and drain region 174 or between source region 172 and gate electrode 170 or between drain region 174 and gate electrode 170.
  • a dimension of gate electrode 170 in a direction from source region 172 to drain region 174 is between 10% and 80%, or between 40% and 60% of the distance between source region 172 and drain region 174.
  • the fourth layer 240, the insulating layer 250 and the intermediate layer 215 can optionally and independently be implemented will.
  • the fourth layer 240 may be arranged in a region opposite the gate electrode 170 in examples.
  • the implementation of the HEMT 100 shown in FIGS. 3 and 4 may further include the source region 172 and the drain region 174 as explained with respect to FIG. 1 .
  • Fig. 5 shows a schematic representation of another example of the HEMT 100.
  • the HEMT 100 has a substrate 106 which is arranged opposite the first layer 110, so that the first layer 110 is between the substrate 106 and the second layer 120 is arranged.
  • the substrate 106 may include Si, SiC, or GaN, for example.
  • the HEMT 100 has a multilayer lattice buffer 108 , which is arranged between the substrate 106 and the first layer 110 .
  • Lattice buffer 108 includes a plurality of layers of different materials including, for example, any or all of GaN, AlGaN, AlN.
  • the lattice buffer 108 can serve to create a transition between the lattice constant of the substrate 106 and the lattice constant of the first layer 110, whereby the first layer 110 can be produced on the substrate 106 with few defects.
  • the substrate 106 and the grid buffer 108 can also be implemented in the examples shown in FIGS. 1-4 .
  • the source region 172 and the drain region 174 are arranged adjacent to the main surface 112 of the first layer 110, whereby an electrical contact of the source region 172 and the drain region 174 to the charging region 160 is guaranteed.
  • the gate structure 375 is arranged adjacent to a region of the further main surface 224 of the second layer 120 .
  • the HEMT 100 may include a passivation layer 555, which may include an electrically insulating material, such as SiN.
  • the passivation layer 555 can be arranged adjacent to a region of the further main surface 224 of the second layer 120 that is not adjacent to the gate structure 375 .
  • the passivation layer 555 can be arranged adjacent to the gate structure 375 .
  • the HEMT 100 may further include a shielding layer 576, which may include an electrically conductive material.
  • the shielding layer 576 can be electrically conductively connected to the source region 172 or the drain region 174, for example.
  • the Shield layer 576 is arranged opposite the gate electrode 170 such that the gate electrode is arranged between the shield layer 576 and the second layer 120 .
  • an electrically insulating layer for example the passivation layer 555, is arranged between the shielding layer 576 and the gate electrode 170.
  • the arrangement of the shielding layer 576 can protect the gate electrode shield from the drain region 174. Furthermore, the arrangement of the shielding layer 576 can ensure a distribution of the electric fields of the gate electrode, so that strong local fields can be avoided and the reliability of the components can thus be increased.
  • the HEMT 100 may further include a fifth layer 580, which may include an electrically insulating material 580, such as an oxide compound.
  • the fifth layer 580 may be arranged adjacent to the passivation layer 555 and/or the shielding layer 576 such that the passivation layer 555 and/or the shielding layer is arranged between the fifth layer 580 and the second layer 120 .
  • the fifth layer 580 may completely cover an area between the source region and the drain region.
  • the fifth layer can be used for passivation, in particular the passivation of the shielding layer 576.
  • substrate 106 is made of Si, SiC, or GaN.
  • the lattice buffer 108 can have at least layers of GaN, AlGaN, AlN.
  • the first material 111 can be intrinsic GaN, the second material can be Al 0.3Ga 0.7 N, and the third material 131 can be AIScN.
  • fourth layer 240 may be TiN.
  • the passivation layer 555 can be made of SiN, for example.
  • the HEMT 100 can optionally be part of a transistor arrangement that includes the HEMT 100 and a control signal generator 190 .
  • the control signal generator 190 is designed to apply a voltage to the gate electrode 170 in order to set a polarization direction in a region of the third layer 130 opposite the gate electrode 170 .
  • control signal transmitter 190 is designed, when the voltage is applied to the gate electrode 170, to have a degree of polarization in that of the gate electrode 170 opposite portion of the third layer 130 to adjust the threshold voltage of the HEMT 100.
  • control signal generator 190 can be designed to apply a voltage to the gate electrode 170, in which the third material in the region opposite the gate electrode 170 is fully or partially polarized according to the polarity of the applied voltage, the magnitude of the applied Voltage can determine the degree of polarization, ie to what extent the third material in the region opposite the gate electrode 170 is polarized according to the polarity of the applied voltage.
  • the control signal generator can be configured 190 to apply a first voltage between the gate electrode 170 and the charge zone 160 in order to set the threshold voltage to a positive value. Furthermore, the control signal transmitter can be designed to apply a second voltage between the gate electrode 170 and the charge zone 160 in order to set the threshold voltage to a negative value. The control signal generator 190 can apply the first voltage between the gate electrode 170 and the source region 172 or the drain region 174, for example.
  • the polarization state of the third material 131 can be adjusted such that the HEMT has a large threshold voltage.
  • the HEMT 100 can be suitable, for example, for logic components which are intended to keep an on or off state stable.
  • the threshold voltage can be set to a positive or a negative value by adjusting the polarization state of the third material 131 such that the HEMT 100 can be well suited for programmable logic devices.
  • the HEMT 100 can enable implementations for power converters that change their functionality (e.g. buck ⁇ -> boost) depending on the ratio of the input and output voltage. In other examples, the HEMT 100 can be used for power converters that can switch devices on and off depending on the output power.
  • FIG. 6 shows a flowchart of a method 600 for controlling the HEMT 100 according to an embodiment.
  • the method includes a step 601 of applying a voltage to the gate electrode in order to set a polarization direction and/or a degree of polarization of the third material 131 in order to set a threshold voltage of the HEMTs 100 in which a conduction channel through charge zone 160 alternates between an on state and an off state.
  • FIG. 7 shows a flowchart of a method 700 for controlling the HEMT 100 according to an embodiment.
  • the method includes a step 701 of applying a voltage to the gate electrode 170 to adjust a polarization direction and/or a polarization degree of the third material 131 such that a threshold voltage of the HEMTs 100 at which a conduction channel through the charge zone 160 between a switched on state and an off state is positive.
  • the application 601, 701 of the voltage to the gate electrode 170 in the methods 600 or 700 can be carried out by applying a voltage between the gate electrode 170 and the charge zone 160, or by applying a voltage between the gate electrode 170 and the fourth layer 240.
  • methods 600, 700 of FIGS. 6 and 7 may further include applying a voltage between gate electrode 170 and charge zone 160 to turn on or off a conduction channel through charge zone 160.
  • FIG. 8 shows a flowchart of a method 10 for manufacturing a HEMT according to an embodiment.
  • the method 10 includes a step 11 which comprises providing a layer structure having a first layer 110 , a second layer 120 and a third layer 130 .
  • the third layer 130 includes a ferroelectric material 131 .
  • the layer structure is provided such that the second layer 120 is arranged between the first layer 110 and the third layer 130 and such that a main surface 122 of the second layer 120 is arranged opposite a main surface 112 of the first layer 110 .
  • the layer structure is provided in such a way that a charge zone 160 is formed along the main surface 112 of the first layer 110 .
  • the method 10 further includes a step 12 which includes depositing a source contact 172 and a drain contact 174 .
  • Step 12 can take place, for example, by depositing a metal.
  • the deposition of the source contact 172 and the drain contact 174 is done such that the charging region 160 is placed in electrical series between the source contact and the drain contact.
  • the method 10 includes a step 13, which is a Temperature treatment, e.g. annealing, involving the layered structure together with the source contact and the drain contact.
  • An ohmic contact between the source contact 172 and the charging zone 160 and between the drain contact 374 and the charging zone 160 can be achieved or improved by the temperature treatment.
  • the temperature treating may include subjecting the layered structure having the source contact and the drain contact to a temperature greater than 700°C.
  • the first layer 110, the second layer 120 and the third layer 130 can be produced by the method 10 as described with regard to FIGS. 1-5.
  • the first layer 110, the second layer 120 and the third layer can be produced by the method 10 as described with regard to FIGS. 1-5.
  • the first layer 110, the second layer 120 and the third layer can be produced by the method 10 as described with regard to FIGS. 1-5.
  • the third layer 130 may include the ferroelectric third material 131 . Since the ferroelectric third material as described with respect to Figures 1 to 5
  • step 13 can be carried out with the layer structure including the third layer 130 without damaging the third layer 130.
  • the third material 130 is a Group III nitride compound that includes a transition metal, such as AIScN.
  • the step 11 of providing the layer structure can optionally include a step of providing a layer structure with the first layer 110 and the second layer 120 , and also include a further step of applying the third layer 130 .
  • step 11 can include structuring of the third layer 130 .
  • portions of the third layer may be removed such that the deposition of source contact 172 and drain contact 174 in step 12 may be performed such that source contact 172 and drain contact 174 are located adjacent to the second layer are.
  • step 11 may also include partially removing the second layer so that the deposition of source contact 172 and drain contact 174 in step 12 may be done such that source contact 172 and drain contact 174 are arranged adjacent to the first layer 110 .
  • step 12 further includes depositing a gate electrode 170.
  • Step 12 can be performed such that the source contact 172 and the drain contact 174 and optionally the gate electrode 170 have the properties and arrangement as described with respect to Figures 1-5.
  • step 11 includes applying or depositing the first layer 110 onto a substrate or onto a lattice-matching layer on a substrate. Further, step 11 may include applying or depositing the second layer 120 onto the first layer 110 . Alternatively, step 11 may include depositing or depositing an intermediate layer 215, for example as described with respect to FIGS. Further, step 11 may include applying or depositing the third layer 130 onto the second layer. Alternatively, step 11 may include depositing or depositing an insulating layer 250 and/or a fourth layer 240 on the second layer 120 and depositing or depositing the third layer 130 on the insulating layer 250 and the fourth layer 240, respectively. Step 11 can be carried out in such a way that the intermediate layer 215, the fourth layer 240 and the insulating layer 250 have the properties and arrangement described with regard to FIGS.
  • step 11 may be performed using method 20 described with respect to FIG.
  • FIG. 9 shows a flowchart of a method 20 for manufacturing a HEMT according to an embodiment.
  • the method 20 includes a step 21 which comprises an epitaxial application of a first layer 110 and a second layer 120 .
  • Step 21 was performed such that a major surface 122 of the second layer 120 is disposed opposite a major surface 112 of the first layer 110 .
  • step 21 takes place in such a way that a charge zone 160 is formed along the main surface 112 of the first layer 110 . This can be achieved by choosing the materials of the first layer 110 and the second layer 120 as described with regard to FIGS.
  • the method 20 includes a step 22 which comprises an epitaxial application of a ferroelectric third layer 130 .
  • Step 22 occurs such that the second layer 120 is located between the first layer 110 and the third layer 130 .
  • Step 21 and step 20 are performed such that the first layer 110 includes a first material 111 having a wurtzite crystal structure, the second layer 120 includes second material 121 having a wurtzite crystal structure, and the third layer 130 includes ferroelectric third material 131 having a wurtzite crystal structure.
  • the layer structure with the first layer 110, the second layer 120 and the third layer 130 can be epitaxially deposited particularly well.
  • Method 20 may include applying first layer 110, second layer 120, and third layer 130 to be arranged as described with respect to Figures 1-5.
  • first layer 110, the second layer 120 and the third layer 130 can have the materials as described with regard to FIGS.
  • method 20 includes depositing first layer 110 , second layer 120 , and third layer 120 as per step 11 of method 10 .
  • Method 20 may further include depositing one or more of intermediate layer 215, fourth layer 240, and insulating layer 250 as described in relation to step 11 of method 10, wherein the respective layers are deposited epitaxially.
  • all of the layers mentioned in relation to step 11 can advantageously have a wurtzite crystal structure.
  • the method 10 from Fig. 8 and the method 20 from Fig. 9 can be carried out such that the first layer 110 has the first material 111, the second layer 120 has the second material 121 and the third layer 130 has the third material 131 as described with respect to Figures 1-5.
  • the combination of the first material 111 and the second material 121 may be one of AlGaN/GaN, AIScN/GaN, AlN/GaN, and AIScN/GaScN.
  • the third material may be a nitride compound or an oxide compound including zinc.
  • the third material may include one or more Group III elements, such as one or more of Al, Ga, or In.
  • the third material 131 can include a transition metal, e.g.
  • the third material 131 can include one or more Group III elements and a transition metal, the proportions optionally being as in relation to Fig 1 described can be selected.
  • the method 10, 20 includes depositing the fourth layer 240, this can be done so that the fourth layer comprises an electrically conductive material, such as one of TiN, NbN, Pt, Al, Ti, Ni, and Mo .
  • the fourth layer can also be deposited epitaxially.
  • the method 10, 20 involves depositing the intermediate layer 215, this can be done so that the intermediate layer 215 comprises a nitride compound material, eg one of AlN and GaN.

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Abstract

Es wird ein Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit (engl. High-Electron-Mobility-Transistor, HEMT) mit einer ersten Schicht (110) und einer zweiten Schicht (120) beschrieben. Die erste Schicht weist ein erstes Material (111) aus einer ersten Nitrid-Verbindung auf. Die erste Nitrid-Verbindung weist ein Gruppe-Ill-Element auf. Die zweite Schicht weist ein zweites Material (121) aus einer zweiten Nitrid-Verbindung auf. Die zweite Nitrid-Verbindung weist ein Gruppe-Ill-Element auf. Eine Hauptoberfläche (122) der zweiten Schicht ist einer Hauptoberfläche (112) der ersten Schicht gegenüberliegend angeordnet, so dass sich entlang der Hauptoberfläche der zweiten Schicht eine Ladungszone (160) ausbildet. Der HEMT weist ferner eine Gate-Elektrode (170) auf, die der zweiten Schicht zumindest bereichsweise gegenüberliegend angeordnet ist, so dass die zweite Schicht zwischen der ersten Schicht und der Gate-Elektrode angeordnet ist. Ferner weist der HEMT eine dritte Schicht (130) auf, die zwischen der Gate-Elektrode und der zweiten Schicht angeordnet ist. Die dritte Schicht weist ein ferroelektrisches drittes Material (131) aus einer dritten Nitrid-Verbindung auf oder ein ferroelektrisches drittes Material aus einer Oxid-Verbindung, welche Zink beinhaltet, auf.

Description

Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMT), Transistoranordnung, Verfahren zum Steuern eines HEMTs und Verfahren zum Herstellen eines HEMTs
Beschreibung
Technisches Gebiet
Beispiele der vorliegenden Erfindung betreffen einen Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit, engl. High-Electron-Mobility-Transistor (HEMT). Weitere Beispiele betreffen eine Transistoranordnung. Weitere Beispiele betreffen Verfahren zum Steuern eines HEMTs. Weitere Beispiele betreffen Verfahren zum Herstellen eines HEMTs.
Hintergrund
HEMT-Bauelementstrukturen verfügen typischerweise über ein Zweidimensionales Elektronengas (2DEG), das sich während des Herstellungsprozesses an der Grenzfläche von beispielsweise einer AIGaN/GaN-Struktur bildet. Durch die dauerhafte Ausprägung eines leitenden 2DEGs an der Grenzfläche zwischen zwei lll-N basierten Schichten sind die darauf basierenden HEMTs ohne die zusätzliche Anlegung einer Gate-Spannung dauerhaft im an-Zustand ( normally-on Struktur). Dies hat zum einen Nachteile unter Sicherheitsaspekten (die Bauteile sind auch bei einem Ausfall der Gate- Spannungsversorgung immer an), zum anderen erschwert es die Herstellung auf dieser Technologie basierter integrierter Logikgatter.
Für den breiten Einsatz, z.B. in leistungselektronischen Schaltungen, sind gegenüber dieser normally-on Struktur jedoch normally-off Strukturen notwendig, deren 2DEG ohne angelegte Gatespannung unterbrochen ist bzw. nur einen geringen Sperrstrom leitet. Heute wird diese Funktion über verschiedene alternative Ansätze verfolgt, wie z.B. über Schottky- Gatestrukturen, recess gate Strukturen oder Fluor-Ionenimplantation unterhalb des Gates. Alle diese Varianten verfügen jedoch nur über sehr geringe Schwellenspannungen Vth im Bereich kleiner oder nahe 1 V. Höhere Schwellenspannungen können über eine p-dotiertes AIGaN-Gate realisiert werden. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, dass sich je nach Wirkung der Gate-Kontaktmetallisierung als Schottky- oder ohm’scher Kontakt hohe Gate- Leckströme einstellen können. Bildet sich ein Schottky-Kontakt aus, so reduziert die im p- GaN entstehende Verarmungszone die direkte Kontrolle des 2DEGs über das Gatepotential.
Alternativ lassen sich lll-N Heterostruktur basierte normally-off HEMTs auch durch den Einsatz von ferroelektrischen (FE) Materialien realisieren. Analog zum Konzept des FE- Feldeffekttransistors (FE-FET), z.B. für Speicheranwendungen, lässt sich durch die im Ferroelektrikum verschiebbaren Ladungen eine Art variabler Spannungsoffset in den Gate- Stack integrieren. Durch diesen lässt sich die Gate-Spannung derart verschieben, dass die Schwellspannung größer 0 V wird und der Transistor damit auch ohne angelegte Gatespannung in einem nichtleitenden Zustand ist. Dieser Ansatz wurde bisher mit etablierten Oxid-basierten Ferroelektrika umgesetzt, beispielsweise LiNb03, Pb(Zr,Ti)03, BaTi03, Hf02-Verbindungen [Hao12, Zhu18, Li 19, Hao17, Yan17, Teo19] Beispielsweise beschreibt die US 2019/0115445 A1 den Einsatz eines ferroelektrischen Materials im Gate- Stack mit einer maximalen Dicke von tcap/2*a*scap, um hohe Grenzfrequenzen trotz höherer cap-layer-Dicken zu erreichen. Die CN107316901A beschreibt einen FE-HEMT mit Hf02 als FE-Gate. Die CN107369704A beschreibt einen FE-HEMT mit einer Multilagen- Gatestruktur mit einem Gate-Dielektrinkum aus AIN oder Al203 plus eines ferroelektrischen HfZrO-Layers. Die CN102299576B nutzt als alternatives FE Material LiNb03 oder LiTa03. Die TW201906163A beschreibt ein Bauelement mit Gate-Elektroden, die das 2DEG unterbrechen und ferroelektrisches Dielektrikum enthalten, wobei die Elektroden als Back- Gate betrieben werden. Auch die JP2010206048A beschreibt einen HEMT mit einem oxidischen FE-Gate.
Überblick
Wünschenswert wäre ein HEMT, dessen Schwellspannung über einen großen Bereich stabil eingestellt werden kann.
Ein Beispiel der vorliegenden Erfindung schafft einen HEMT mit einer ersten Schicht und einer zweiten Schicht. Die erste Schicht weist ein erstes Material aus einer ersten Nitrid- Verbindung auf. Die erste Nitrid-Verbindung weist ein Gruppe-Ill-Elemente auf. Die zweite Schicht weist ein zweites Material aus einer zweiten Nitrid-Verbindung auf. Die zweite Nitrid-Verbindung weist ein Gruppe-Ill-Element auf. Eine Hauptoberfläche der zweiten Schicht ist einer Hauptoberfläche der ersten Schicht gegenüberliegend angeordnet, so dass sich entlang der Hauptoberfläche der zweiten Schicht eine Ladungszone ausbildet. Die Ladungszone kann beispielsweise einen Bereich um ein lokales Extremum eines Potenzialverlaufs senkrecht zu der Hauptoberfläche der ersten Schicht bezeichnen. Beispielsweise kann die Ladungszone in einem eingeschalteten Zustand des HEMT einen Leitungskanal bereitstellen und in einem ausgeschalteten Zustand des HEMT verarmt sein. Der HEMT weist ferner eine Gate-Elektrode auf, die der zweiten Schicht zumindest bereichsweise gegenüberliegend angeordnet ist, so dass die zweite Schicht zwischen der ersten Schicht und der Gate-Elektrode angeordnet ist. Ferner weist der HEMT eine dritte Schicht auf, die zwischen der Gate-Elektrode und der zweiten Schicht angeordnet ist. Die dritte Schicht weist ein ferroelektrisches drittes Material aus einer dritten Nitrid-Verbindung oder aus einer Oxid-Verbindung, welche Zink beinhaltet, auf.
Ferroelektrische Materialien aus einer Nitrid-Verbindung oder aus einer Oxid-Verbindung mit Zink können eine besonders hohe Polarisation aufweisen können. Beispiele der vorliegenden Erfindung basieren auf der Erkenntnis, dass sich diese Materialien dadurch besonders gut für die Implementierung eines HEMT eignen. Durch die Anordnung der dritten Schicht gegenüberliegend der zweiten Schicht kann die Schwellspannung des HEMT aufgrund der hohen Polarisation um einen großen Betrag verschoben werden. Somit lässt sich ein HEMT mit einer großen Schwellspannung realisieren, so dass ein großer sicherer Arbeitsbereich ermöglicht wird. Insbesondere sind auch positive Schwellspannungen möglich, auch große positive Schwellspannungen, so dass der HEMT ohne Anliegen einer Spannung an der Gate- Elektrode ausgeschaltet ist und ein Leckstrom in diesem Zustand besonders klein ist. Während oxidische Ferroelektrika häufig Remanenzpolarisationen in Bereichen von 1-40 pC/cm2, aufweisen, kann dieser Wert bei den erfindungsgemäß verwendeten Materialien bis zu 100 pC/cm2 betragen. Die größere Polarisation hat den Vorteil, dass ein größerer Offset auf die Gatespannung aufgeschlagen wird und das Bauteil damit zum einen besser schließt und zum anderen sicherer wird, da ein an-Zustand nur durch größere externe Spannungen realisiert werden kann. Die Erfinder haben ferner erkannt, dass die Polarisation in den ferroelektrischen Nitrid-Verbindungen bzw. Oxid-Zinkverbindungen besonders stabil ist. Beispielsweise weisen diese Materialien eine hohe Curie-Temperatur auf. Dadurch bleibt die Polarisation der dritten Schicht auch bei einer hohen Betriebstemperatur stabil. Die maximale Nutzungstemperatur dieser Materialien kann bei mehr als 1000°C liegen und somit wesentlich höher als die der oxidischen Ferroelektrika (maximal 350°C). Somit ist der erfindungsgemäße HEMT beispielsweise besonders gut für leistungselektronische Bauelemente, wie zum Beispiel Stromrichter, geeignet. Die hohe Temperaturstabilität ermöglicht auch eine hohe Flexibilität bei der Wahl der Herstellungsprozesse für den HEMT, beispielsweise mit einem Gate-First Prozess. Es kann ferner ermöglicht werden, den HEMT mit einem Prozess herzstellen, bei dem die Gate-Elektrode bzw. die FE dritte Schicht von der Vorderseite prozessiert werden. Des Weiteren können die erfindungsgemäß verwendeten ferroelektrischen Materialien auf rein pyroelektrischen Materialien basieren und haben damit eine außerordentliche Polarisationsstabilität, und damit zum Beispiel eine hohe Langzeitstabilität. Das kann verhindern, dass der Transistor nach einem Einstellen der Polarisation unbeabsichtigt in seinen Ausgangszustand zurück wechselt, und somit beispielsweise von einem spannenden in einen leitenden Zustand wechselt. Insbesondere haben die ferroelektrischen Nitrid-Verbindungen bzw. Oxid-Zink-Verbindungen eine höhere Nutzungstemperatur und eine größere Langzeitstabilität als oxidische Ferroelektrika, während sie gleichzeitig ein vergleichsweise niedriges Temperaturbudget für die Herstellung benötigen. Insbesondere Ausführungsformen bei denen das dritte Material aus der dritten Nitrid-Verbindung ist haben gegenüber HEMTs mit oxidischen Materialien den Vorteil, dass eine Reaktion des oxidischen Materials mit den lll-N Strukturen zu oxidischen Grenzflächen vermieden werden kann, was sich positiv auf die Langzeitstabilität der Ferroelektrika sowie die Transistoreigenschaften der Heterostruktur auswirkt.
Bei Beispielen weist das dritte Material eine Wurtzit-Kristallstruktur auf. Indem als drittes Material ein Material mit einer Wurtzit-Kristallstruktur gewählt wird, lässt sich die dritte Schicht somit besonders gut in Kombination mit der ersten Schicht in der zweiten Schicht hersteilen. Beispielsweise ermöglicht eine Verwendung eines Materials mit Wurtzitstruktur (wie z.b. Ill-N Halbleiter oder ZnO) als drittes Material, eine Schichtabfolge aus der ersten Schicht, der zweiten Schicht und der ferroelektrischen dritten Schicht epitaktisch abzuscheiden (z.B. aufeinander abzuscheiden) um somit im ferroelektrischen Teil der Gatestruktur besonders gute Materialeigenschaften z.B. in Hinblick auf die Defektstrukturdichte zu erzielen. Es kann dadurch zum Beispiel eine besonders defektarme Grenzschicht zwischen der zweiten Schicht und der dritten Schicht erhalten werden. Die Möglichkeit die erste, zweite und dritte Schicht epitaktisch abzuscheiden ermöglicht ferner einen einfachen Herstellungsprozess.
Bei Beispielen, bei denen das dritte Material die dritte Nitrid-Verbindung aufweist, weist die dritte Nitrid-Verbindung ein oder mehrere Gruppe-Ill-Elemente auf. Gruppe-I I I-Nitrid- Verbindungen sind oft Halbleitermaterialien mit einer großen Bandlücke, wodurch der HEMT besonders verlustarm gestaltet werden kann. Ferner können Gruppe-I I I-Nitrid- Verbindungen eine hohe Polarisation aufweisen. Viele Gruppe-I Il-Nitride weisen eine Wurtzit-Kristallstruktur auf, so dass Gruppe-I Il-Nitride die Vorteile der Wurtzit- Kristall Struktur mit den Vorteilen einer großen Bandlücke und einer hohen Polarisation verbinden können.
Bei Beispielen sind die ein oder mehreren Gruppe-Ill-Elemente der dritten Nitrid- Verbindung ein oder mehrere aus AI, Ga, oder In. Diese Gruppe-Ill-Nitrid-Verbindungen können eine hohe Polarisation aufweisen. Beispielsweise weist die dritte Nitrid-Verbindung AI, Ga, In, AIGa, InGa oder InAI auf.
Bei Beispielen enthält das dritte Material ein Übergangsmetall. Bei Beispielen enthält also die dritte Nitrid-Verbindung oder die Oxid-Zink-Verbindung ein Übergangsmetall. Die Erfinder haben erkannt, dass ein Material, insbesondere ein Material mit Wurtzitstruktur, welches ein Übergangsmetall aufweist, tendenziell eine geringere Koerzitivfeldstärke aufweist als das entsprechende Material ohne Übergangsmetall. Insbesondere kann die Koerzitivfeldstärke bei Materialien mit einem Übergangsmetall unterhalb der Durchbruchfeldstärke liegen, so dass diese Materialen ferroelektrisch sein können. Beispielsweise können Nitrid-Verbindungen, welche ein Übergangsmetall beinhalten, im Gegensatz zu den ihnen entsprechenden reinen Nitrid-Verbindungen ferroelektrisch sein. Dies kann insbesondere auf Gruppe-Ill-Nitrid-Verbindungen zutreffen. Nitrid-Verbindungen bzw. Oxid-Verbindungen mit Zink, welche ferner ein Übergangsmetall aufweisen können somit einen guten Kompromiss zwischen einer hohen Polarisation und dem Vorliegen von Ferroelektrizität darstellen.
Bei Beispielen ist das Übergangsmetall Sc, Mg, Nb, Ti oder Y. Nitrid-Verbindungen mit diesen Übergangsmetallen, insbesondere Gruppe-Ill-Nitrid-Verbindungen mit diesen Übergangsmetallen, können ferroelektrisch sein und können eine besonders hohe Polarisation und/odereine besonders hohe Nutzungstemperatur aufweisen. Beispielsweise ist das dritte Material AIScN oder GaScN. Der Betrag der Polarisation in AIScN oder GaScN kann Werte von über 100 pC/cm2 erreichen kann und damit eine besonders effiziente Verschiebung der Schwellspannung ermöglichen. Ferner kann die Nutzungstemperatur von AIScN oder GaScN über 1000 °C liegen.
Bei Beispielen, bei denen das dritte Material aus der dritten Nitrid-Verbindung ist und die dritte Nitrid-Verbindung ein oder mehrere Gruppe-Ill-Elemente aufweist, ist ein stöchiometrischer Anteil des Übergangsmetalls in dem dritten Material zwischen 10 % und 50 % eines gesamten stöchiometrischen Anteils der ein oder mehreren Gruppe-Ill- Elemente und des Übergangsmetalls in dem dritten Material. Bei Beispielen, bei denen das dritte Material aus der Oxid-Verbindung ist, ist der stöchiometrischer Anteil des Übergangsmetalls in dem dritten Material zwischen 10 % und 50 % eines gesamten stöchiometrischen Anteils des Zinks und des Übergangsmetalls in dem dritten Material. Die Erfinder haben erkannt, dass durch einen solchen Anteil des Übergangsmetalls erreicht werden kann, dass das zweite Materialien sowohl ferroelektrisch ist, als auch eine hohe Polarisation aufweist. Die Polarisation kann mit zunehmendem Anteil des Übergangsmetalls abnehmen, so dass ein Anteil von weniger als 50% eine besonders hohe Polarisation des zweiten Materials gewährleisten kann. Somit kann eine hohe Ladungsträgerdichte in einer Ladungszone entlang der Hauptoberfläche der ersten Schicht und/oder der zweiten Schicht erzeugt werden kann. Durch einen Anteil von über 10% kann gewährleistet werden, dass das zweite Material ferroelektrisch ist.
Bei Beispielen sind die Gate- Elektrode und die dritte Schicht Teil einer Gate-Struktur, die der zweiten Schicht bereichsweise gegenüberliegend angeordnet ist. Somit lässt sich die Ladungsträgerdichte in der Ladungszone bereichsweise, in einem der Gate-Struktur gegenüberliegenden Bereich, schalten bzw. einstellen.
Bei Beispielen weist der HEMT ferner eine vierte Schicht auf, die zwischen der zweiten Schicht und der dritten Schicht angeordnet ist. Die vierte Schicht weist ein elektrisch leitendes Material auf. Somit ist die dritte Schicht zwischen der vierten Schicht und der Gate-Elektrode angeordnet. Durch Aufbauen einer Spannung zwischen der vierten Schicht und der Gate-Elektrode kann somit ein elektrisches Feld erzeugt werden, mittels welchem die Polarisation, beispielsweise eine Polarisationsrichtung und/oder ein Polarisationsgrad, des dritten Materials in der dritten Schicht, und somit die Schwellspannung des HEMT, eingestellt werden kann. Im Vergleich zu Implementierungen, bei welchen ein elektrisches Feld zum Einstellen der Polarisation der dritten Schicht zwischen der Gate- Elektrode und der Ladungszone angelegt wird, ohne leitfähige Schicht zwischen der zweiten und der dritten Schicht, bietet die vierte Schicht den Vorteil, dass über ihre Fläche das Verhältnis der jeweiligen elektrischen Felder, welche über der zweiten Schicht und der dritten Schicht anliegen, eingestellt werden kann, um z.B. elektrische Durchbrüche durch die zweite Schicht zu verhindern. Weiter kann die vierte Schicht günstigere Wachstumsbedienungen für die dritte Schicht schaffen, sodass die dritte Schicht z.B. bei geringeren Temperaturen abgeschieden werden kann.
Bei Beispielen weist der HEMT ferner eine Isolationsschicht auf, die zwischen der zweiten Schicht und der dritten Schicht oder zwischen der zweiten Schicht und der vierten Schicht angeordnet ist. Die Isolationsschicht weist ein elektrisch isolierendes Material, zum Beispiel Al203, GaN oder AIN, auf. Die Isolationsschicht kann eine der Hauptoberfläche der zweiten Schicht gegenüberliegende weitere Hauptoberfläche der zweiten Schicht passivieren.
Bei Beispielen weist die Gate-Struktur eine vierte Schicht auf, die zwischen der zweiten Schicht in der dritten Schicht angeordnet ist. Die vierte Schicht weist ein elektrisch leitendes viertes Material auf. Eigenschaften und Vorteile der vierten Schicht können der zuvor beschriebenen vierten Schicht entsprechen.
Bei Beispielen weist die Gate-Struktur ferner eine Isolationsschicht auf, die zwischen der zweiten Schicht und der dritten Schicht oder zwischen der zweiten Schicht und der vierten Schicht angeordnet ist. Die Isolationsschicht weist ein elektrisch isolierendes Material auf. Eigenschaften und Vorteile der Isolationsschicht können der zuvor beschriebenen Isolationsschicht entsprechen.
Bei Beispielen ist das vierte Material eines aus TiN, NbN, Pt, AI, Ti, Ni, Mo.
Bei Beispielen ist die Kombination aus dem ersten Material und dem zweiten Material eine aus AIGaN / GaN, AIScN / GaN, AIN/GaN und AIScN / GaScN.
Bei Beispielen weist der HEMT eine zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht angeordnete Zwischenschicht auf. Die Zwischenschicht weist ein Material aus einer Nitrid- Verbindung auf. Die Zwischenschicht kann die Position der Ladungszone so verändern, dass diese von der zweiten Schicht beabstandet angeordnet ist, beispielsweise in der ersten Schicht oder an der Hauptoberfläche der ersten Schicht (wobei die Ladungszone sich auch in die Zwischenschicht erstrecken kann). Die erste Schicht kann besonders defektarm sein, da sie bei Beispielen epitaktisch hergestellt worden sein kann, so dass die Ladungszone eine besonders hohe Leitfähigkeit aufweisen kann, wenn sie sich zumindest großteils in der ersten Schicht befindet.
Bei Beispielen ist das Material der Zwischenschicht eines aus AIN und GaN.
Bei Beispielen ist ein Polarisationszustand des dritten Materials durch Anlegen einer Spannung an die Gate-Elektrode einstellbar. Bei diesen Beispielen ist eine Schwellspannung des HEMTs, bei welcher ein Leitungskanal durch die Ladungszone zwischen einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand wechselt, von dem Polarisationszustand des dritten Materials abhängig. Die Schwellspannung kann beispielsweise auf eine zwischen der Gate-Elektrode und der Ladungszone erforderliche Spannung zum Wechseln zwischen dem eingeschalteten und dem ausgeschalteten Zustand bezeichnen. Der Wechsel zwischen dem eingeschalteten Zustand und dem ausgeschalteten Zustand kann beispielsweise durch eine Leitfähigkeit bzw. einen Widerstand der Ladungszone charakterisiert sein. Die Schwellspannung des HEMTs kann demnach durch das Anlegen einer Spannung an die Gate-Elektrode eingestellt werden.
Bei Beispielen weist das dritte Material einen ersten Polarisationszustand auf. Die Schwellspannung des HEMTs ist positiv, wenn sich das dritte Material in dem ersten Polarisationszustand befindet. Ein Polarisationszustand kann durch eine Polarisationsrichtung und einen Polarisationsgrad charakterisiert sein. Bei Beispielen, bei denen die Ladungszone ausgebildet ist um ein 2DEG zu bilden, kann die Polarisationsrichtung des dritten Materials in dem ersten Polarisationszustand zumindest teilweise von der Ladungszone weg zeigen. Eine positive Schwellspannung bedeutet, dass der HEMT ausgeschaltet ist, wenn keine Spannung an der Gate-Elektrode anliegt, der HEMT sich also in einem normally-off Zustand befindet.
Bei Beispielen weist das dritte Material ferner einen zweiten Polarisationszustand auf und die Schwellspannung ist negativ, wenn sich das dritte Material in dem zweiten Polarisationszustand befindet. Bei Beispielen kann der Polarisationsgrad des zweiten Polarisationszustands kleiner sein als der Polarisationsgrad des ersten Polarisationszustands. Bei weiteren Beispielen kann die Polarisationsrichtung des zweiten Polarisationszustands zumindest teilweise zu der Ladungszone hinzeigen. Eine negative Schwellspannung bedeutet, dass der HEMT eingeschaltet ist, wenn keine Spannung an der Gate-Elektrode anliegt, der HEMT sich also in einem normally-on Zustand befindet. Durch Einstellen des Polarisationszustands des dritten Materials zwischen dem ersten Polarisationszustand und dem zweiten Polarisationszustand kann der HEMT also zwischen einem normally-off und einem normally-on Zustand gewechselt werden.
Bei Beispielen ist die Gate-Elektrode in einem Gate-Elektrodenbereich angeordnet, so dass durch Anlegen einer Spannung an die Gate-Elektrode der Polarisationszustand des dritten Materials in einem dem Gate-Elektrodenbereich gegenüberliegenden ersten Bereich der dritten Schicht einstellbar ist. Ferner weist die dritte Schicht einen von dem ersten Bereich verschiedenen zweiten Bereich auf. Das dritte Material des zweiten Bereichs der dritten Schicht befindet sich in einem Polarisationszustand, für welchen sich ein dem zweiten Bereich gegenüberliegender Ladungszonenbereich der Ladungszone in einem leitenden Zustand befindet.
Bei Beispielen weist der HEMT einen Source-Bereich und einen Drain-Bereich auf. Die Ladungszone ist elektrische seriell zwischen dem Source-Bereich und dem Drain-Bereich angeordnet. Durch ein Einstellen der Ladungsträgerdichte in der Ladungszone, beispielsweise durch Anlegen einer Spannung an die Gate-Elektrode oder durch Einstellen des Polarisationszustands des dritten Materials, kann somit die Leitfähigkeit zwischen dem Source-Bereich und dem Drain-Bereich eingestellt werden.
Weitere Beispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine T ransistoranordnung mit einem HEMT gemäß der vorliegenden Erfindung, die ferner einen Steuersignalgeber aufweist. Der Steuersignalgeber ist ausgebildet, um eine Spannung an der Gate- Elektrode anzulegen, um eine Polarisationsrichtung in einem der Gate-Elektrode gegenüberliegenden Bereich der dritten Schicht einzustellen. Das Einstellen der Polarisationsrichtung ermöglicht ein effizientes Einstellen der Schwellspannung des HEMT. Beispielsweise kann die dritte Schicht in dem der Gate-Elektrode gegenüberliegenden Bereich durch Anlegen einer Spannung mit einem Betrag größer als einem kritischen Wert vollständig oder nahezu vollständig in einer Richtung polarisiert werden.
Bei Beispielen ist der Steuersignalgeber ausgebildet, um mit dem Anlegen der Spannung an die Gate-Elektrode einen Polarisationsgrad in dem der Gate-Elektrode gegenüberliegenden Bereich der dritten Schicht einzustellen, um eine Schwellspannung des HEMTs einzustellen. Beispielsweise kann zum Einstellen des Polarisationsgrads eine Spannung gewählt werden, welche in einer uneinheitlichen Polarisation des dritten Materials in dem der Gate-Elektrode gegenüberliegenden Bereich resultiert. Durch ein Einstellen des Polarisationsgrads kann die Schwellspannung genau eingestellt werden.
Bei Beispielen ist der Steuersignalgeber ausgebildet, um eine erste Spannung zwischen der Gate- Elektrode und der Ladungszone anzulegen, um die Schwellspannung auf einen positiven Wert einzustellen, und um eine zweite Spannung zwischen der Gate-Elektrode und der Ladungszone anzulegen, um die Schwellspannung auf einen negativen Wert einzustellen.
Weitere Beispiele der vorliegenden Erfindung schaffen ein Verfahren zum Steuern des erfindungsgemäßen HEMTs. Das Verfahren beinhaltet einen Schritt eines Anlegens einer Spannung an die Gate-Elektrode, um eine Polarisationsrichtung und/oder einen Polarisationsgrad des dritten Materials einzustellen, um eine Schwellspannung des HEMTs einzustellen, bei welcher ein Leitungskanal durch die Ladungszone zwischen einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand wechselt. Somit kann die Schwellspannung entsprechend der Anwendung des HEMT eingestellt werden.
Weitere Beispiele der vorliegenden Erfindung schaffen ein Verfahren zum Steuern des erfindungsgemäßen HEMTs. Das Verfahren beinhaltet einen Schritt eines Anlegens einer ersten Spannung an die Gate-Elektrode, um eine Polarisationsrichtung und/oder einen Polarisationsgrad des dritten Materials einzustellen, so dass eine Schwellspannung des HEMTs, bei welcher ein Leitungskanal durch die Ladungszone zwischen einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand wechselt, positiv ist. Somit kann der HEMT in einem normally-off Zustand betrieben werden.
Weitere Beispiele der vorliegenden Erfindung schaffen ein Verfahren zum Herstellen eines HEMTs. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen einer Schichtstruktur mit einer ersten Schicht, einer zweiten Schicht und einer dritten Schicht. Die dritte Schicht weist ein ferroelektrisches Material auf. Das Bereitstellen der Schichtstruktur erfolgt so, dass die zweite Schicht zwischen der ersten Schicht und der dritten Schicht angeordnet ist. Ferner erfolgt das Bereitstellen der Schichtstruktur so, dass eine Hauptoberfläche der zweiten Schicht eine Hauptoberfläche der ersten Schicht gegenüberliegend angeordnet ist. Das Bereitstellen der Schichtstruktur erfolgt so, dass sich entlang der Hauptoberfläche der ersten Schicht eine Ladungszone ausbildet. Das Verfahren umfasst ferner eine aufbringen eines Source-Kontakts und einen Drain-Kontakts so, dass die Ladungszone elektrische seriell zwischen dem Source-Kontakt und dem Drain-Kontakt angeordnet ist. Das Verfahren umfasst ferner ein Temperaturbehandeln, oder ein Annealing, der Schichtstruktur zusammen mit dem Source-Kontakt und dem Drain-Kontakt.
Durch die Temperaturbehandlung kann ein ohmscher Kontakt zwischen dem Source- Kontakt und der Ladungszone bzw. dem Drain-Kontakt und der Ladungszone erreicht bzw. verbessert werden. Die Erfinder haben erkannt, dass sich ein HEMT besonders unkompliziert hersteilen lässt, wenn die Temperaturbehandlung an einem Punkt des Herstellungsprozesses erfolgt, an welchem die Schichtstruktur die dritte Schicht umfasst.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Bereitstellen der Schichtstruktur ein epitaktisches Aufbringen einer ersten Schicht und einer zweiten Schicht so, dass eine Hauptoberfläche der zweiten Schicht einer Hauptoberfläche der ersten Schicht gegenüberliegend angeordnet ist und so, dass sich entlang der Hauptoberfläche der ersten Schicht eine Ladungszone ausbildet und so, dass die erste Schicht ein erstes Material mit einer Wurtzit-Kristallstruktur aufweist und die zweite Schicht ein zweites Material mit einer Wurtzit-Kristallstruktur aufweist. Ferner beinhaltet das Bereitstellen der Schichtstruktur ein epitaktisches Aufbringen einer ferroelektrischen dritten Schicht so, dass die zweite Schicht zwischen der ersten Schicht und der dritten Schicht angeordnet ist und so, dass die dritte Schicht ein ferroelektrisches drittes Material mit einer Wurtzit-Kristallstruktur aufweist.
Weitere Beispiele der vorliegenden Erfindung schaffen ein Verfahren zum Herstellen eines HEMTs. Das Verfahren beinhaltet ein epitaktisches Aufbringen einer ersten Schicht und einer zweiten Schicht so, dass eine Hauptoberfläche der zweiten Schicht einer Hauptoberfläche der ersten Schicht gegenüberliegend angeordnet ist und so, dass sich entlang der Hauptoberfläche der ersten Schicht eine Ladungszone ausbildet. Ferner erfolgt das epitaktische Aufbringen der ersten Schicht und der zweiten Schicht so, dass die erste Schicht ein erstes Material mit einer Wurtzit-Kristallstruktur aufweist und die zweite Schicht ein zweites Material mit einer Wurtzit-Kristallstruktur aufweist. Das Verfahren beinhaltet ferner ein epitaktisches Aufbringen einer ferroelektrischen dritten Schicht so, dass die zweite Schicht zwischen der ersten Schicht und der dritten Schicht angeordnet ist und so, dass die dritte Schicht ein ferroelektrisches drittes Material mit einer Wurtzit-Kristallstruktur aufweist.
Die Erfinder haben erkannt, dass sich ein HEMT besonders unkompliziert und defektfrei hersteilen lässt, indem die erste Schicht, die zweite Schicht und die dritte Schicht epitaktisch hergestellt werden. Dazu ist es besonders vorteilhaft, wenn sowohl die erste Schicht, die zweite Schicht als auch die ferroelektrische dritte Schicht eine Wurtzit-Kristallstruktur aufweisen.
Kurzbeschreibung der Figuren
Beispiele der Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines HEMTs gemäß einem Ausführungsbeispiel, Fig. 2 eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels des HEMTs mit Gate- Elektrode,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels des HEMTs mit Gate- Struktur,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels des HEMTs mit bereichsweise angeordneter Gate- Elektrode,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels des HEMTs mit Gate- Struktur,
Fig. 6 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schalten des HEMTs gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Fig. 7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schalten des HEMTs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Fig. 8 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen des HEMTs gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Fig. 9 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen des HEMTs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Detaillierte Beschreibung
Im Folgenden werden Beispiele der vorliegenden Erfindung detailliert und unter Verwendung der beigefügten Beschreibungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden viele Details beschrieben, um eine gründlichere Erklärung von Beispielen der Offenbarung zu liefern. Es ist jedoch für Fachleute offensichtlich, dass andere Beispiele ohne diese spezifischen Details implementiert werden können. Merkmale der unterschiedlichen beschriebenen Beispiele können miteinander kombiniert werden, es sei denn, Merkmale einer entsprechenden Kombination schließen sich gegenseitig aus oder eine solche Kombination ist ausdrücklich ausgeschlossen. Es sei darauf hingewiesen, dass gleiche oder ähnliche Elemente oder Elemente, die die gleiche Funktionalität aufweisen, mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen sein können oder gleich bezeichnet werden, wobei eine wiederholte Beschreibung von Elementen, die mit dem gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen sind oder gleich bezeichnet werden, typischerweise weggelassen wird. Beschreibungen von Elementen, die gleiche oder ähnliche Bezugszeichen aufweisen oder gleich bezeichnet werden, sind gegeneinander austauschbar.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines HEMTs 100 gemäß einem Beispiel der Erfindung. Der HEMT 100 weist eine erste Schicht 110 und eine zweite Schicht 120 auf. Die erste Schicht 110 weist ein erstes Material 111 aus einer ersten Nitrid-Verbindung auf. Die erste Nitrid Verbindung weist ein Gruppe-Ill-Element auf. Die zweite Schicht 120 weist ein zweites Material 121 aus einer zweiten Nitrid-Verbindung auf. Die zweite Nitrid- Verbindung weist ein Gruppe-Ill-Element auf. Eine Hauptoberfläche 122 der zweiten Schicht 120 ist einer Hauptoberfläche 112 der ersten Schicht 110 gegenüberliegend angeordnet, so dass sich entlang der Hauptoberfläche 112 der ersten Schicht eine Ladungszone 160 ausbildet. Der HEMT weist ferner einen Gate- Elektrode 170 auf. Die Gate-Elektrode 170 ist der zweiten Schicht 120 zumindest bereichsweise gegenüberliegend angeordnet, so dass die zweite Schicht 120 zwischen der ersten Schicht 110 und der Gate- Elektrode 170 angeordnet ist. Ferner weist der HEMT eine dritte Schicht 130 auf. Die dritte Schicht 130 ist zwischen der Gate-Elektrode 170 und der zweiten Schicht 120 angeordnet. Die dritte Schicht 130 weist ein ferroelektrisches drittes Material 131 auf. Das dritte Material 131 ist aus einer dritten Nitrid-Verbindung. Alternativ ist das dritte Material 131 aus einer Oxid-Verbindung, welche Zink beinhaltet, beispielsweise aus Zinkoxid oder aus einer Zinkoxid-Verbindung.
In Fig. 1 ist ein exemplarisch gewähltes kartesisches Koordinatensystem dargestellt. Bei Beispielen können die erste Schicht 110, die zweite Schicht 120 und die dritte Schicht 130 entlang der z-Richtung angeordnet sein und sich jeweils in der x-y-Ebene erstrecken.
Bei Beispielen sind die erste Schicht 110, die zweite Schicht 120, die dritte Schicht 130 und die Gate- Elektrode 170 Teil einer Schichtstruktur. Jede der Schichten der Schichtstruktur kann eine Hauptoberfläche und eine der Hauptoberfläche gegenüberliegende weitere Hauptoberfläche aufweisen. Die Hauptoberflächen der Schichten können parallel zueinander entlang einer Hauptrichtung der Schichtstruktur angeordnet sein. Die erste Schicht 110, die zweite Schicht 120, die dritte Schicht 130 und die Gate- Elektrode 170 können bei Beispielen parallel zu der x-y-Ebene angeordnet sein.
Die Schichtstruktur kann sich beispielsweise dadurch auszeichnen, dass zwei ihrer Schichten zumindest durch eine Grenzfläche voneinander getrennt werden. Die Grenzfläche zwischen zwei aneinander angrenzend angeordneter Schichten der Schichtstruktur kann also von den einander zugewandten Hauptoberflächen der zwei Schichten gebildet werden. Eine Grenzfläche kann dabei eine Grenzfläche zwischen zwei verschiedenen Materialien darstellen, welche sich beispielsweise durch ihre Zusammensetzung und/oder ihre Struktur unterscheiden können.
Eine gegenüberliegende Anordnung einer Hauptoberfläche einer ersten Schicht und einer Hauptoberfläche einer zweiten Schicht kann bedeuten, dass diese Hauptoberflächen einander zugewandt angeordnet sind. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Hauptoberfläche 112 der ersten Schicht 110 der zweiten Schicht 120 zugewandt und entsprechend die Hauptoberfläche 122 der zweite Schicht 120 der ersten Schicht zugewandt.
Beispielsweise sind das erste Material 111 und das zweite Material 121 halbleitende Materialien, deren Bandlücken so aufeinander abgestimmt sind, dass sich entlang der Hauptoberfläche 112 ein Extremum in einem Potenzialverlauf in z-Richtung ausbildet, welches die Ladungszone 160 bereitstellen kann. Das Extremum kann ein Minimum sein, so dass sich entlang der Hauptoberfläche 112 ein 2DEG ausbilden kann.
Bei Beispielen ist die Kombination aus dem ersten Material 111 und dem zweiten Material 121 eine aus AIGaN / GaN, AIScN / GaN, AIN/GaN und AIScN / GaScN.
Bei Beispielen haben sowohl das erste Material, als auch das zweite Material eine Wurtzit- Kristallstruktur.
Da das dritte Material 131 ferroelektrisch ist, lässt sich einen Polarisationszustand des dritten Materials 131 einstellen, indem das dritte Material 131 einem elektrischen Feld ausgesetzt wird. Der Polarisationszustand eines ferroelektrischen Materials kann auch nach dem Anlegen des elektrischen Feldes erhalten bleiben, zum Beispiel des ein elektrisches Feld hinreichender Größe mit einer entgegengesetzten Richtung angelegt wird. Beispielsweise kann eine Spannung zwischen der Gate-Elektrode 170 und der Ladungszone 160, z.B. über einen Source-Bereich oder Drain-Bereich, angelegt werden um dieses elektrische Feld zu erzeugen. Das dritte Material 131 in der dritten Schicht 130 oder innerhalb eines betrachteten Bereichs in der dritten Schicht 130 kann vollständig in eine Richtung polarisiert sein oder teilweise polarisiert sein. Beispielsweise können einzelne lokale Domänen in eine Richtung polarisiert sein und weitere Domänen unpolarisiert oder in eine andere Richtung polarisiert sein. Der Polarisationszustand des dritten Materials 131 oder eines betrachteten Bereichs des dritten Materials 131 kann sich auf eine über das dritte Material 131 oder den betrachteten Bereich des dritten Materials 131 gemittelte Polarisation beziehen. In Fig. 1 ist beispielhaft ein erster Polarisationszustand 134 gezeigt, dessen Polarisationsrichtung zumindest teilweise von der zweiten Schicht 120 weg zeigt, und ein zweiter Polarisationszustand 134‘ gezeigt, dessen Polarisationsrichtung zumindest teilweise zu der zweiten Schicht 120 hin zeigt.
Die Polarisation des dritten Materials 131 kann auf das Potenzial der Ladungszone 160 wirken, ähnlich eines mittels einer Gate Elektrode angelegten elektrischen Feldes. Je nach Polarisationszustand des dritten Materials 131 kann die Ladungszone 160 demnach verarmt sein, also sperrend, oder leitfähig sein. Ferner kann das Potenzial der Ladungszone 160 durch Anlegen einer Spannung zwischen der Gate- Elektrode 170 und der Ladungszone 160 mittels Felddefekts verändert werden, um die Ladungsträgerdichte in einem der Gate-Elektrode 170 gegenüberliegenden Bereich der Ladungszone 160 zu variieren und so die Leitfähigkeit der Ladungszone 160 einzuschalten oder auszuschalten. Eine zwischen der Gate-Elektrode 170 und der Ladungszone 160 erforderliche Spannung, bei der ein Leitungskanal durch die Ladungszone 160 zwischen einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand wechselt, kann auch als Schwellspannung des HEMTs bezeichnet werden. Bei Beispielen lässt sich durch ein Einstellen des Polarisationsgrad der dritten Schicht 130 die Schwellspannung des HEMTs graduell einstellen.
In Beispielen, in denen die Majoritätsladungsträger der Ladungszone 160 Elektronen sind, die Ladungszone also ein 2DEG aufweisen kann oder von einem 2DEG gebildet werden kann, kann eine Polarisationsrichtung des dritten Materials in z-Richtung eine positive Verschiebung der Schwellspannung des HEMTs bewirken, wie z.B. der erste Polarisationszustand 134. Eine Polarisationsrichtung des dritten Materials in z-Richtung kann eine negative Verschiebung der Schwellspannung des HEMTs bewirken, wie z.B. der zweite Polarisationszustand 134‘. Die Größe der Verschiebung der Schwellspannung kann dabei von dem Polarisationsgrad abhängen. Das heißt, der Übergang zwischen einer positiven und einer negativen Schwellspannung kann bei Beispielen durch eine Änderung des Polarisationsgrads der dritten Schicht erfolgen, wobei sich die Polarisationsrichtung nicht zwingend ändern muss.
Die Stärke des elektrischen Felds, welches zum Ändern oder Schalten der Polarisation des dritten Materials 131 erforderlich sein kann, kann bei Beispielen zwischen 0.1 MV/cm und 8 MV/cm liegen. Eine Schichtdicke der dritten Schicht 130 kann beispielsweise in einem Bereich von 5 - 1000 nm liegen. Beispielsweise kann durch die Wahl der Schichtdicke der dritten Schicht 130 die Stärke des elektrischen Felds zum Schalten der Polarisation beeinflusst werden.
Bei Beispielen in denen Majoritätsladungsträger in der Ladungszone Elektronen sind, kann der HEMT so ausgebildet sein, dass die Schwellspannung (unter Berücksichtigung des Vorzeichens) kleiner ist, beispielsweise mindestens um einen Faktor 1.2, einen Faktor 1.5, einen Faktor zwei oder um einen Faktor fünf, als eine Spannung bei der sich die Polarisation des dritten Materials 131 wesentlich ändert, beispielsweise um mehr als 50 % oder um mehr als 30 % oder um mehr als 10 %. Somit kann gewährleistet werden, dass sich ein elektrisches Feld zwischen der Ladungszone und der Gate-Elektrode aufbauen lässt, welches ausreicht um die Polarisation des dritten Materials auf den zweiten Polarisationszustand einzustellen.
Bei Beispielen ist der Polarisationszustand des dritten Materials 131 durch Anlegen einer Spannung an die Gate- Elektrode 170 einstellbar. Eine Schwellspannung des HEMTs, bei welcher ein Leitungskanal durch die Ladungszone 160 zwischen einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand wechselt ist von dem Polarisationszustand des dritten Materials 131 abhängig.
Bei Beispielen bei denen die Ladungszone 160 in einem leitenden Zustand ein 2DEG ausbildet, kann eine Polarisationsrichtung des dritten Materials 131, welche zumindest teilweise in Richtung der zweiten Schicht 120, d.h. entgegen der z-Richtung, zeigt, zu einer Verschiebung der Schwellspannung um einen positiven Wert führen, während eine Polarisationsrichtung des dritten Materials 142, welche zumindest teilweise von der zweiten Schicht 120 weg, also in z-Richtung, zeigt zu einer Verschiebung der Schwellspannung um einen negativen Wert führen.
Bei Beispielen weist das dritte Material 131 einen ersten Polarisationszustand auf. Befindet sich das dritte Material 131 in dem ersten Polarisationszustand, ist die Schwellspannung des HEMTs positiv. Zum Beispiel kann der erste Polarisationszustand ein Polarisationszustand sein, dessen Polarisationsrichtung zumindest teilweise entlang der z- Richtung ausgerichtet ist, z.B. der Polarisationszustand 134. Bei Beispielen bei denen die Ladungszone 160 in einem leitenden Zustand ein 2DEG ausbildet, kann eine positive Schwellspannung bedeuten, dass ein Leitungskanal durch die Ladungszone 160 ausgeschaltet ist, wenn keine Spannung an der Gate-Elektrode anliegt.
Bei Beispielen weist das dritte Material 131 ferner einen zweiten Polarisationszustand auf. Befindet sich das dritte Material 131 in dem zweiten Polarisationszustand, ist die Schwellspannung des HEMTs negativ. Zum Beispiel kann der zweite Polarisationszustand ein Polarisationszustand sein, dessen Polarisationsrichtung zumindest teilweise entgegen der z-Richtung ausgerichtet ist, beispielsweise entgegen dem ersten Polarisationszustand, z.B. der Polarisationszustand 134‘. Alternativ kann der zweite Polarisationszustand die gleiche Polarisationsrichtung wie der erste Polarisationszustand aber einen geringeren Polarisationsgrad aufweisen als der erste Polarisationszustand. Bei Beispielen bei denen die Ladungszone 160 in einem leitenden Zustand ein 2DEG ausbildet, kann eine negative Schwellspannung bedeuten, dass ein Leitungskanal durch die Ladungszone 160 eingeschaltet ist, wenn keine Spannung an der Gate-Elektrode anliegt.
Bei Beispielen beinhaltet der HEMT 100 ferner einen Source-Bereich 172 und einen Drain- Bereich 174 welche so angeordnet sind, dass die Ladungszone 160 elektrisch seriell zwischen dem Source-Bereich 172 und dem Drain-Bereich 174 angeordnet ist. Die Anordnung des Source-Bereichs 172 und des Drain-Bereichs 174 ist exemplarisch zu verstehen. Beispielsweise können der Source-Bereich 172 und der Drain-Bereich 174 an die erste Schicht 110 angrenzend und/oder an die zweite Schicht 120 angrenzend angeordnet sein. Die Ladungszone 160 kann in einem leitenden Zustand einen Leitungskanal zwischen dem Source-Bereich 172 und dem Drain-Bereich 174 bereitstellen. Durch Anlegen einer Spannung an die Gate-Elektrode 170 kann also der Leitungskanal zwischen dem Source-Bereich 172 und dem Drain-Bereich 174 ein- bzw. ausgeschaltet werden.
Bei Beispielen weist das dritte Material 131 eine Wurtzit-Kristallstruktur auf.
Bei Beispielen können also das erste Material 111, das zweite Matreial 121 und das dritte Material 131 eine Wurtzit-Kristallstruktur haben. Zum Beispiel weist das dritte Material 131 eine Nitrid-Verbindung auf, welche ein oder mehrere Gruppe-Ill-Elemente aufweist. Zum Beispiel weist die Nitrid-Verbindung des dritten Materials 131 ein oder mehrere aus AI, Ga und In auf.
Sowohl für den Fall, dass das dritte Material 131 eine Nitrid-Verbindung ist, als auch für den Fall, dass das dritte Material 131 eine Oxid-Verbindung mit Zink ist, kann das dritte Material 131 ein Übergangsmetall aufweisen. Das Übergangsmetall kann optional eines aus Sc, Mg, Nb, Ti oder Y sein. Bei Beispielen ist das dritte Material AIScN oder GaScN.
Bei Beispielen ist das dritte Material 131 eine Nitrid-Verbindung, welche ein oder mehrere Gruppe-Ill-Elemente und ein Übergangsmetall aufweist. Bei diesen Beispielen kann ein stöchiometrischer Anteil des Übergangsmetalls in der Nitrid-Verbindung des dritten Materials 131 zwischen 10% und 50% eines gesamten stöchiometrischen Anteils der ein oder mehreren Gruppe-I II Elemente und des Übergangsmetalls in der Nitrid-Verbindung liegen. Beispielsweise weist das dritte Material 131 die chemische Formel A(1-X)TXN auf, wobei A ein Gruppe-Ill-Element oder mehrere verschiedene Gruppe-Ill-Elemente repräsentiert, T ein Übergangsmetall repräsentiert, N Stickstoff ist, und x zwischen 0,1 und 0,5 liegt.
Bei Beispielen ist das dritte Material 131 eine Oxid-Verbindung mit Zink, welche ein oder mehrere Gruppe-Ill-Elemente und ein Übergangsmetall aufweist. Bei diesen Beispielen kann ein stöchiometrischer Anteil des Übergangsmetalls in der Oxid-Verbindung des dritten Materials 131 zwischen 10% und 50% eines gesamten stöchiometrischen Anteils des Zinks und des Übergangsmetalls in der Nitrid-Verbindung liegen. Beispielsweise weist das dritte Material 131 die chemische Formel Zn(1-x)TxN auf, wobei T ein Übergangsmetall repräsentiert, und x zwischen 0,1 und 0,5 liegt.
Bei Beispielen hat das dritte Material 131 eine geringere Koerzitivfeldstärke als das zweite Material 121. Das zweite Material 121 kann also auch ferroelektrisch sein. Beispielsweise weist das dritte Material 131 eine geringere Koerzitivfeldstärke als das zweite Material 121 auf, um einen Polarisationsanteil des jeweiligen Materials in einer Richtung senkrecht zu der Hauptoberfläche der zweiten Schicht zu schalten oder zu ändern.
Dadurch kann mit einem elektrischen Feld zwischen der Gate-Elektrode 170 und der Ladungszone 160, welches eine Feldstäke größer als die Koerzitivfeldstärke des dritten Materials 131 und kleiner als die Koerzitivfeldstärke des zweiten Materials 121 hat, die Polarisationsrichtung des dritten Materials geändert oder geschaltet werden, ohne die Polarisationsrichtung des zweiten Materials wesentlich zu ändern.
Beispielsweise kann das genannte Verhältnis zwischen den Koerzitivfeldstärken dadurch erreicht werden, insbesondere bei Beispielen in denen das erste, zweite und dritte Material dass das dritte Material eine Wurtzit-Kristallstruktur haben, dass das dritte Material, oder die dritte Schicht, einen höheren Anteil eines Übergangsmetalls aufweist als das zweite Material, oder die zweite Schicht. Bei dem Anteil des Übergangsmetalls handelt es sich beispielsweise um den beschriebenen Anteil des Übergangsmetalls an der Nitrid- Verbindung.
Alternativ oder zusätzlich kann das genannte Verhältnis zwischen den Koerzitivfeldstärken dadurch erreicht werden, dass das dritte Material 131 eine Zugspannung aufweist. Beispielsweise weist die dritte Schicht in der Richtung senkrecht zu der Hauptoberfläche der zweiten Schicht eine Gitterkonstante auf, welche größer ist als eine Referenzgitterkonstante. Die Referenzgitterkonstante kann zum Beispiel eine Gleichgewichtsgitterkonstante des dritten Materials sein. Die Zugspannung kann zum Beispiel durch einen Herstellungsprozess, zum Beispiel bei einem Abscheiden, der dritten Schicht in dem dritte Material erzeugt werden.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels des HEMTs 100. Der HEMT 100 kann eine vierte Schicht 240 aufweisen, die zwischen der zweiten Schicht 120 und der dritten Schicht 130 angeordnet ist. Die vierte Schicht 240 weist ein elektrisch leitendes Material auf. Beispielsweise kann das elektrisch leitendes Material der vierten Schicht 240 eines aus TiN, NbN, Pt, AI, Ti, Mo oder Ni sein. Die vierte Schicht 240 kann so angeordnet sein, dass die dritte Schicht 130 zwischen der vierten Schicht 240 und der Gate- Elektrode 170 angeordnet ist. Die vierte Schicht 240 kann als floating gate dienen. Das heißt, die vierte Schicht 240 kann potentialfrei sein, also nicht auf ein bestimmtes Potential geschaltet werden. Ein Verhältnis zwischen den Flächen der vierten Schicht 240 und der Gate-Elektrode 170 kann die elektrische Feldstärke durch die dritte Schicht bestimmen. Zweckmäßigerweise weist die vierte Schicht 240 eine größere Fläche auf als die Gate- Elektrode 170. Dadurch kann erreicht werden, dass das die elektrische Feldstärke durch die dritte Schicht 130 ausreichend hoch ist um die Polarisation des dritten Materials zu ändern, während die elektrische Feldstärke durch die zweite Schicht ausreichend klein ist um einen Durchbruch oder ein ferroelektrisches Schalten zu verhindern. Dabei kann sich die Fläche der vierten Schicht bzw. der Gate-Elektrode auf eine Ausdehnung in einer Ebene parallel zu den Schichten, also z.B. parallel zu der Hauptoberfläche der ersten Schicht 110 oder der zweiten Schicht 120 beziehen. In anderen Worten, ein Flächenmaß einer der Gate- Elektrode gegenüberliegend angeordneten Hauptoberfläche der vierten Schicht 240 kann größer sein als ein Flächenmaß einer der vierten Schicht gegenüberliegend angeordneten Hauptoberfläche der Gate-Elektrode. Dabei kann die Hauptoberfläche der vierten Schicht einer Hauptoberfläche der zweiten Schicht gegenüberliegend angeordnet sein, beispielsweise parallel zu dieser angeordnet sein.
Demnach ist also bei Beispielen eine elektrische Kapazität zwischen der Gate-Elektrode 170 und der vierten Schicht 240 kleiner als eine elektrische Kapazität zwischen der vierten Schicht 240 und der Ladungszone 160 auf, beispielsweise, wenn sich die Ladungszone in einem leitenden Zustand befindet.
Bei Beispielen weist der HEMT 100 ferner eine Isolationsschicht 250 auf. Die
Implementierung der Isolationsschicht 52 ist unabhängig von der Implementierung der vierten Schicht 240. Die Isolationsschicht 250 kann, wie in Fig. 2 gezeigt, zwischen der zweiten Schicht 120 und der vierten Schicht 240 angeordnet sein. Bei anderen Beispielen ist die Isolationsschicht 250 ohne die vierte Schicht 240 implementiert. In diesen Beispielen ist die Isolationsschicht 250 zwischen der zweiten Schicht 120 und der dritten Schicht 130 angeordnet. Die Isolationsschicht 250 kann eine der Hauptoberfläche 122 der zweiten Schicht 120 gegenüberliegende weitere Hauptoberfläche 224 passivieren. Die Isolationsschicht 250 weist ein elektrisch isolierendes Material auf, beispielsweise eines aus Al203 GaN oder AIN.
Bei Beispielen weist der HEMT 100 ferner eine Zwischenschicht 215 auf. Die
Zwischenschicht 215 ist zwischen der ersten Schicht 110 und der zweiten Schicht 120 angeordnet. Die Zwischenschicht 215 weist ein Material aus einer Nitrid-Verbindung auf. Die Zwischenschicht 215 kann beispielsweise weniger als 10 nm dick sein. Die Zwischenschicht 215 kann bewirken, dass sich die Ladungszone 160 in der ersten Schicht 110 befindet. Die erste Schicht 110 kann besonders defektarm sein, so dass die Leitfähigkeit eines Leitungskanals durch die Ladungszone 160 besonders hoch sein kann, wenn sich die Ladungszone 160 in der ersten Schicht 110 befindet. Bei Beispielen kann das Material der Zwischenschicht 215 eines aus AIN und GaN sein. Diese Materialien eignen sich insbesondere dann, wenn die Kombination aus dem ersten Material 111 und dem zweiten Material 121 eine aus AIGaN / GaN, AIScN / GaN und AIScN / GaScN ist. Die Zwischenschicht 215 kann an die Hauptoberfläche 112 der ersten Schicht 110 angrenzend angeordnet sein und an die Hauptoberfläche 122 der zweiten Schicht 120 angrenzend angeordnet sein. Bei Implementierungen ohne der Zwischenschicht 215 kann die Hauptoberfläche 112 der ersten Schicht 110 angrenzend an die Hauptoberfläche 122 der zweiten Schicht 120 angeordnet sein. Die Zwischenschicht 215 kann unabhängig von der vierten Schicht 240 und der Isolationsschicht 250 implementiert werden.
Die vierte Schicht 240, die Isolationsschicht 250 und die Zwischenschicht 215 können unabhängig voneinander in dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel implementiert werden.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels des HEMTs 100. Gemäß diesem Beispiel sind die Gate-Elektrode 170 und die dritte Schicht 130 Teil einer Gate-Struktur 375. Die Gate-Struktur 375 ist der zweiten Schicht 120 bereichsweise gegenüberliegend angeordnet.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel ist die Gate-Struktur 375 einem ersten Bereich 125 der ersten Schicht 110 und der zweiten Schicht 120 gegenüberliegend angeordnet. Die erste Schicht 110 und die zweite Schicht 120 können ferner einen zweiten Bereich 127 aufweisen, welcher von dem ersten Bereich 125 verschieden ist. Die Polarisation der dritten Schicht 130 kann die Ladungsträgerdichte in einem der Gate-Struktur 375 gegenüberliegenden Bereich 161 der Ladungszone 160 beeinflussen. Ein in dem zweiten Bereich 127 der ersten Schicht 110 und/oder der zweiten Schicht 120 befindlicher zweiter Bereich 162 der Ladungszone 160 kann von der Polarisation der dritten Schicht 130 weitgehend (beispielsweise von Randeffekten abgesehen) unbeeinflusst bleiben. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel weist die Gate-Struktur 375 ferner die vierte Schicht 240 auf. Die Gate Struktur 375 kann aber auch ohne die vierte Schicht 240 und/oder zusätzlich mit der Isolationsschicht 250, wie in Fig. 2 beschrieben, implementiert werden. Optional kann bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel auch die Zwischenschicht 215 implementiert werden.
Bei einem Beispiel der in Fig. 3 gezeigten Implementierung des HEMT 100 ist das erste Material 111 intrinsisches GaN, das zweite Material 121 AI0,3Ga0,7N, das dritte Material 131 AIScN. Optional kann bei diesem Beispiel das Material der vierten Schicht 240 TiN sein.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels des HEMTs 100. Gemäß dem Beispiel aus Fig. 4 ist die Gate- Elektrode 170 in einem Gate-Elektrodenbereich 471 angeordnet, so dass durch Anlegen einer Spannung an die Gate-Elektrode 170 der Polarisationszustand des dritten Materials 131 in einem dem Gate-Elektrodenbereich 471 gegenüberliegenden ersten Bereich 433 der dritten Schicht 130 einstellbar ist. Die dritte Schicht 130 weist ferner einen von dem ersten Bereich 433 verschiedenen zweiten Bereich 435 auf. Das dritte Material des zweiten Bereichs 435 der dritten Schicht 130 befindet sich in einem Polarisationszustand, für welchen sich ein dem zweiten Bereich 435 gegenüberliegender Ladungszonenbereich 465 der Ladungszone 160 in einem leitenden Zustand befindet.
Durch ein Einstellen des Polarisationszustands des dritten Materials in dem ersten Bereich 433 der dritten Schicht 130 kann beispielsweise eine Schwellspannung für die Leitfähigkeit eines der Gate-Elektrode 170 gegenüberliegenden weiteren Ladungszonenbereich 463 der Ladungszone 160 eingestellt werden. Ferner kann die Gate- Elektrode 170 genutzt werden, um einen Leitungskanal durch den weiteren Ladungszonenbereich 463 ein- bzw. auszuschalten.
Der Gate-Elektrodenbereich 471 kann sich in einer Richtung (z.B. der y-Richtung) quer zu einer Richtung (z.B. der x-Richtung) zwischen Source-Bereich 172 und Drain-Bereich 174 vollständig über einen zwischen dem Source-Bereich 172 und dem Drain-Bereich 174 angeordneten Kanalbereich erstrecken, so dass der Source-Bereich 172 und der Drain- Bereich 174 voneinander elektrisch isoliert sind, wenn sich der weitere Ladungszonenbereich 463 in einem elektrisch isolierenden Zustand befindet. Die Fläche der Gate-Elektrode 471 kann beispielsweise gerade so groß sein, dass ein Leitungskanal zwischen dem Source-Bereich 172 und dem Drain-Bereich 174 ausgeschaltet werden kann, aber unter dieser Bedingung möglichst klein sein, um Leckströme zwischen der Ladungszone 160 und der Gate-Elektrode 170 zu vermeiden und die Kapazität der Gate- Elektrode klein zu halten. Gleichzeitig kann ein Abstand zwischen Source-Bereich 172 und Drain-Bereich 174 so groß sein, dass Spannungsdurchbrüche vermieden werden können, beispielsweise auch bei Spannungen von mehr als 100 V zwischen Source-Bereich 172 und Drain-Bereich 174 oder zwischen Source-Bereich 172 und Gate- Elektrode 170 oder zwischen Drain-Bereich 174 und Gate-Elektrode 170. Bei Beispielen beträgt eine Abmessung der Gate-Elektrode 170 in einer Richtung von dem Source-Bereich 172 zu dem Drain-Bereich 174 zwischen 10 % und 80 %, oder zwischen 40 % und 60 % des Abstands zwischen Source-Beriech 172 und Drain-Bereich 174.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel können optional, und unabhängig voneinander, die vierte Schicht 240, die Isolationsschicht 250 und die Zwischenschicht 215 implementiert werden. Die vierte Schicht 240 kann bei Beispielen in einem der Gate- Elektrode 170 gegenüberliegenden Bereich angeordnet sein.
Die in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten Implementierung des HEMT 100 können ferner den Source-Bereich 172 und dem Drain-Bereich 174 wie in Bezug auf Fig. 1 erläutert aufweisen.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels des HEMTs 100. Gemäß diesem Beispiel weist der HEMT 100 ein Substrat 106 auf, welches der ersten Schicht 110 gegenüberliegend angeordnet ist, so dass die erste Schicht 110 zwischen dem Substrat 106 und der zweiten Schicht 120 angeordnet ist. Das Substrat 106 kann zum Beispiel Si, SiC, oder GaN aufweisen. Ferner weist der HEMT 100 einen mehrlagigen Gitterpuffer 108, engl mulitlayer lattice buffer, auf, welche zwischen dem Substrat 106 und der ersten Schicht 110 angeordnet ist. Der Gitterpuffer 108 beinhaltet eine Mehrzahl von Schichten verschiedener Materialien, welche beispielsweise mehrere oder alle aus GaN, AIGaN, AIN beinhalten. Der Gitterpuffer 108 kann dazu dienen, einen Übergang zwischen der Gitterkonstanten des Substrat 106 und der Gitterkonstanten der ersten Schicht 110 zu schaffen, wodurch die erste Schicht 110 defektarm auf dem Substrat 106 hergestellt werden kann. Das Substrat 106 und der Gitterpuffer 108 können auch in den in Fig. 1 bis Fig. 4 gezeigten Beispielen implementiert werden.
Bei dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel sind der Source-Bereich 172 und der Drain-Bereich 174 an die Hauptoberfläche 112 der ersten Schicht 110 angrenzend angeordnet, wodurch ein elektrischer Kontakt des Source-Bereichs 172 und des Drain-Bereichs 174 zu der Ladungszone 160 gewährleistet ist.
Ferner ist bei dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel die Gate-Struktur 375 an einen Bereich der weiteren Hauptoberfläche 224 der zweiten Schicht 120 angrenzend angeordnet. Der HEMT 100 kann eine Passivierungsschicht 555 aufweisen, welche ein elektrisch isolierendes Material aufweisen kann, z.B. SiN. Beispielsweise kann die Passivierungsschicht 555 an einen nicht von der Gate-Struktur 375 benachbarten Bereich der weiteren Hauptoberfläche 224 der zweiten Schicht 120 angrenzend angeordnet sein. Ferner kann die Passivierungsschicht 555 an die Gate-Struktur 375 angrenzend angeordnet sein.
Der HEMT 100 kann ferner eine Abschirmschicht 576 aufweisen, welche ein elektrisch leitfähiges Material aufweisen kann. Die Abschirmschicht 576 kann zum Beispiel mit dem Source-Bereich 172 oder dem Drain-Bereich 174 elektrisch leitfähig verbunden sein. Die Abschirmschicht 576 Liste der Gate- Elektrode 170 gegenüberliegend angeordnet, so dass die Gate-Elektrode zwischen der Abschirmschicht 576 und der zweiten Schicht 120 angeordnet ist. Ferner ist eine elektrisch isolierende Schicht, beispielsweise die Passivierungsschicht 555, zwischen der Abschirmschicht 576 und der Gate-Elektrode 170 angeordnet. Wird eine Spannung zwischen der Gate-Elektrode 170 und dem Source- Bereich 172 angelegt, um einen Feldeffekt zwischen der Gate- Elektrode 170 und der mit dem Bereich 120 elektrisch verbunden der Ladungszone 160 zu erzeugen, kann die Anordnung der Abschirmschicht 576 die Gate-Elektrode gegenüber dem Drain-Bereich 174 abschirmen. Ferner kann die Anordnung der Abschirmschicht 576 eine Verteilung der elektrischen Felder der Gate-Elektrode gewährleisten, so dass starke lokale Felder vermieden werden können und so die Zuverlässigkeit der Bauteile erhöht werden kann.
Der HEMT 100 kann ferner eine fünfte Schicht 580 aufweisen, welche ein elektrisch isolierendes Material 580, z.B. eine Oxid-Verbindung aufweisen kann. Die fünfte Schicht 580 kann an die Passivierungsschicht 555 und/oder die Abschirmschicht 576 angrenzend angeordnet sein, so dass die Passivierungsschicht 555 und/oder die Abschirmschicht zwischen der fünften Schicht 580 und der zweiten Schicht 120 angeordnet ist. Beispielsweise kann die fünfte Schicht 580 einen Bereich zwischen dem Source-Bereich und dem Drain-Bereich vollständig bedecken. Die fünfte Schicht kann der Passivierung dienen, insbesondere der Passivierung der Abschirmschicht 576.
Bei einem Beispiel der in Fig. 5 gezeigten Implementierung des HEMT 100 ist das Substrat 106 aus Si, SiC oder GaN. Der Gittterpuffer 108 kann zumindest Schichten aus GaN, AIGaN, AIN aufweisen. Das erste Material 111 kann intrinsisches GaN sein, das zweite Material kann AI0,3Ga0,7N, sein, das dritte Material 131 AIScN. Optional kann die vierte Schicht 240 aus TiN sein. Die Passivierungsschicht 555 kann beispielsweise aus SiN sein.
Wie in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt, kann der HEMT 100 optional Teil einer Transistoranordnung sein, welche den HEMT 100 und einen Steuersignalgeber 190 aufweist. Dies trifft auf auch auf die Beispiele in Fig. 3 bis Fig. 5 zu. Der Steuersignalgeber 190 ist ausgebildet, um eine Spannung an der Gate-Elektrode 170 anzulegen, um eine Polarisationsrichtung in einem der Gate-Elektrode 170 gegenüberliegenden Bereich der dritten Schicht 130 einzustellen.
Beispielsweise ist der Steuersignalgeber 190 ausgebildet, um mit dem Anlegen der Spannung an die Gate-Elektrode 170 einen Polarisationsgrad in dem der Gate-Elektrode 170 gegenüberliegenden Bereich der dritten Schicht 130 einzustellen, um die Schwellspannung des HEMTs 100 einzustellen.
Beispielsweise kann der Steuersignalgeber 190 ausgebildet sein, um eine Spannung an die Gate-Elektrode 170 anzulegen, bei welcher das dritte Material in dem der Gate- Elektrode 170 gegenüberliegenden Bereich vollständig oder teilweise entsprechend der Polarität der angelegten Spannung polarisiert wird, wobei der Betrag der angelegten Spannung den Polarisationsgrad bestimmen kann, also zu welchem Teil das dritte Material in dem der Gate-Elektrode 170 gegenüberliegenden Bereich entsprechend der Polarität der angelegten Spannung polarisiert wird.
Der Steuersignalgeber kann 190 ausgebildet sein, um eine erste Spannung zwischen der Gate-Elektrode 170 und der Ladungszone 160 anzulegen, um die Schwellspannung auf einen positiven Wert einzustellen. Ferner kann der Steuersignalgeber ausgebildet sein, um eine zweite Spannung zwischen der Gate-Elektrode 170 und der Ladungszone 160 anzulegen, um die Schwellspannung auf einen negativen Wert einzustellen. Der Steuersignalgeber 190 kann die erste Spannung beispielsweise zwischen der Gate- Elektrode 170 und dem Source-Bereich 172 oder dem Drain-Bereich 174 anlegen.
Bei Beispielen des HEMT 100 gemäß der Fig. 1 bis 5 kann der Polarisationszustand des dritten Materials 131 so eingestellt werden, dass der HEMT eine große Schwellspannung aufweist. Dadurch kann der HEMT 100 zum Beispiel für Logikbausteine geeignet sein, welche einen ein- oder ausgeschalteten Zustand stabil halten sollen. Bei Beispielen kann die Schwellspannung mittels der Einstellung des Polarisationszustands des dritten Materials 131 auf einen positiven oder einen negativen Wert eingestellt werden, so dass sich der HEMT 100 gut für programmierbare Logikbausteine eignen kann. Ferner kann der HEMT 100 Implementierungen für Stromrichter ermöglichen, die je nach Verhältnis der Ein- und Ausgangsspannung ihre Funktionalität (z.B. buck <-> boost) verändern. Bei anderen Beispielen kann der HEMT 100 für Stromrichter verwendet werden, die je nach Ausgangsleistung Bauelemente zu- bzw. wegschalten können.
Fig. 6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 600 zum Steuern des HEMTs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren beinhalten einen Schritt 601 eines Anlegens einer Spannung an die Gate-Elektrode, um eine Polarisationsrichtung und/oder einen Polarisationsgrad des dritten Materials 131 einzustellen, um eine Schwellspannung des HEMTs 100 einzustellen, bei welcher ein Leitungskanal durch die Ladungszone 160 zwischen einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand wechselt.
Fig. 7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 700 zum Steuern des HEMTs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren beinhalten einen Schritt 701 eines Anlegens einer Spannung an die Gate- Elektrode 170, um eine Polarisationsrichtung und/oder einen Polarisationsgrad des dritten Materials 131 einzustellen, so dass eine Schwellspannung des HEMTs 100, bei welcher ein Leitungskanal durch die Ladungszone 160 zwischen einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand wechselt, positiv ist.
Beispielsweise kann das Anlegen 601, 701 der Spannung an die Gate- Elektrode 170 in den Verfahren 600 bzw. 700 durch ein Anlegen einer Spannung zwischen der Gate-Elektrode 170 und der Ladungszone 160, oder durch ein Anlegen einer Spannung zwischen der Gate- Elektrode 170 und der vierten Schicht 240 erfolgen.
Bei Beispielen können die Verfahren 600, 700 aus Fig. 6 und Fig. 7 ferner ein Anlegen einer Spannung zwischen der Gate- Elektrode 170 und der Ladungszone 160 beinhalten, um einen Leitungskanal durch die Ladungszone 160 einzuschalten oder auszuschalten.
Fig. 8 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 10 zum Herstellen eines HEMTs gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 10 beinhaltet einen Schritt 11 , welche ein Bereitstellen einer Schichtstruktur mit einer ersten Schicht 110, einer zweiten Schicht 120, und einer dritten Schicht 130 umfasst. Die dritte Schicht 130 weist ein ferroelektrisches Material 131 auf. Das Bereitstellen der Schichtstruktur erfolgt so, dass die zweite Schicht 120 zwischen der ersten Schicht 110 und der dritten Schicht 130 angeordnet ist und so, dass eine Hauptoberfläche 122 der zweiten Schicht 120 einer Hauptoberfläche 112 der ersten Schicht 110 gegenüberliegend angeordnet ist. Ferner erfolgt das Bereitstellen der Schichtstruktur so, dass sich entlang der Hauptoberfläche 112 der ersten Schicht 110 eine Ladungszone 160 ausbildet. Dies kann beispielsweise durch Wahl der Materialien der ersten Schicht 110 und der zweiten Schicht 120 wie im Hinblick auf die Fig. 1 bis Fig. 5 beschrieben erreicht werden. Das Verfahren 10 beinhaltet ferner einen Schritt 12, welcher ein Aufbringen eines Source-Kontakts 172 und eines Drain-Kontakts 174 umfasst. Der Schritt 12 kann beispielsweise durch Abscheiden eines Metalls erfolgen. Das Aufbringen des Source-Kontakts 172 und des Drain-Kontakts 174 erfolgt so, dass die Ladungszone 160 elektrische seriell zwischen dem Source-Kontakt und dem Drain-Kontakt angeordnet ist. Ferner beinhaltet das Verfahren 10 einen Schritt 13, welcher eine Temperaturbehandeln, beispielsweise ein Annealing, der Schichtstruktur zusammen mit dem Source-Kontakt und dem Drain-Kontakt umfasst.
Durch das Temperaturbehandeln kann ein ohmscher Kontakt zwischen dem Source- Kontakt 172 und der Ladungszone 160 sowie zwischen dem Drain-Kontakt 374 und der Ladungszone 160 erreicht bzw. verbessert werden. Zum Beispiel kann das Temperaturbehandeln beinhaltend, die Schichtstruktur mit dem Source-Kontakt und dem Drain-Kontakt einer Temperatur von mehr als 700°C auszusetzen.
Die erste Schicht 110, die zweite Schicht 120 und die dritte Schicht 130 können mittels dem Verfahren 10 wie im Hinblick auf die Figuren 1 bis 5 beschriebenen hergestellt werden. Insbesondere können die erste Schicht 110, die zweite Schicht 120 und die dritte Schicht
130 die Materialien aufweisen wie im Hinblick auf die Figuren 1 bis 5 beschrieben. Insbesondere kann die dritte Schicht 130 das ferroelektrische dritte Material 131 aufweisen. Da das wie im Hinblick auf die Figuren 1 bis 5 beschriebene ferroelektrische dritte Material
131 besonders temperaturstabil ist, kann der Schritt 13 mit der Schichtstruktur inklusive der dritten Schicht 130 ausgeführt werden, ohne die dritte Schicht 130 zu schädigen. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn das dritte Material 130 eine Gruppe-Ill-Nitrid-Verbindung ist, welche ein Übergangsmetall aufweist, wie beispielsweise AIScN.
Der Schritt 11 des Bereitstellens des der Schichtstruktur kann optional einen Schritt eines Bereitstellens einer Schichtstruktur mit der ersten Schicht 110 und der zweiten Schicht 120 umfassen, und ferner einen weiteren Schritt eines Aufbringens der dritten Schicht 130 umfassen. Ferner kann der Schritt 11 ein Strukturieren der dritten Schicht 130 umfassen. Zum Beispiel können Bereiche der dritten Schicht entfernt werden, so dass das Aufbringen des Source-Kontakts 172 und des Drain- Kontakts 174 in Schritt 12 so erfolgen kann, dass der Source-Kontakt 172 und der Drain-Kontakt 174 an die zweite Schicht angrenzend angeordnet sind. Bei anderen Beispielen kann der Schritt 11 auch ein teilweises entfernen der zweiten Schicht umfassen, so dass das Aufbringen des Source-Kontakts 172 und des Drain-Kontakts 174 in Schritt 12 so erfolgen kann, dass der Source-Kontakt 172 und der Drain-Kontakt 174 an die erste Schicht 110 angrenzend angeordnet sind.
Bei Beispielen beinhaltet der Schritt 12 ferner ein Aufbringen einer Gate-Elektrode 170. Der Schritt 12 kann so erfolgen, dass der Sou ree- Kontakts 172 und der Drain-Kontakts 174 und optional die Gate-Elektrode 170 die Eigenschaften und die Anordnung wie im Hinblick auf die Figuren 1 bis 5 beschriebenen erfüllt.
Bei Beispielen beinhaltet der Schritt 11 , die erste Schicht 110 auf ein Substrat oder auf eine Gitteranpassungsschicht auf einem Substrat aufzubringen oder abzuscheiden. Ferner kann Schritt 11 beinhalten, die zweite Schicht 120 auf die erste Schicht 110 aufzubringen oder abzuscheiden. Alternativ dazu kann Schritt 11 beinhalten, eine Zwischenschicht 215, beispielsweise wie im Hinblick auf Fig. ein bis Fig. 5 beschrieben, auf der ersten Schicht 110 aufzubringen oder abzuscheiden, und die zweite Schicht 120 auf der Zwischenschicht 215 aufzubringen oder abzuscheiden. Ferner kann Schritt 11 beinhalten die dritte Schicht 130 auf der zweiten Schicht aufzubringen oder abzuscheiden. Alternativ dazu kann Schritt 11 beinhalten, eine Isolationsschicht 250 und/oder eine vierte Schicht 240 auf der zweiten Schicht 120 aufzubringen oder abzuscheiden und die dritte Schicht 130 entsprechender Weise auf der Isolationsschicht 250 bzw. der vierten Schicht 240 aufzubringen oder abzuscheiden. Schritt 11 kann so erfolgen, dass die Zwischenschicht 215 die vierte Schicht 240 und die Isolationsschicht 250 die Eigenschaften und die Anordnung im Hinblick auf die Figuren eine bis 5 beschriebenen erfüllen.
Bei Beispielen des Verfahrens 10 kann der Schritt 11 mittels des in Bezug auf Fig. 9 beschriebenen Verfahrens 20 erfolgen.
Fig. 9 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 20 zum Herstellen eines HEMTs gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 20 beinhaltet einen Schritt 21, welcher ein epitaktisches Aufbringen einer ersten Schicht 110 und einer zweiten Schicht 120 umfasst. Schritt 21 erfolgte so, dass eine Hauptoberfläche 122 der zweiten Schicht 120 einer Hauptoberfläche 112 der ersten Schicht 110 gegenüberliegend angeordnet ist. Ferner erfolgt Schritt 21 so, dass sich entlang der Hauptoberfläche 112 der ersten Schicht 110 eine Ladungszone 160 ausbildet. Dies kann durch Wahl der Materialien der ersten Schicht 110 und der zweiten Schicht 120 wie im Hinblick auf die Figuren 1 bis 5 beschrieben erreicht werden. Ferner beinhaltet das Verfahren 20 einen Schritt 22, welcher ein epitaktisches Aufbringen einer ferroelektrischen dritten Schicht 130 umfasst. Schritt 22 erfolgt so, dass die zweite Schicht 120 zwischen der ersten Schicht 110 und der dritten Schicht 130 angeordnet ist. Schritt 21 und Schritt 20 erfolgen so, dass die erste Schicht 110 ein erstes Material 111 mit einer Wurtzit-Kristallstruktur aufweist, die zweite Schicht 120 zweites Material 121 mit einer Wurtzit-Kristallstruktur aufweist und die dritte Schicht 130 ein ferroelektrisches drittes Material 131 mit einer Wurtzit-Kristallstruktur aufweist. Dadurch lässt sich die Schichtstruktur mit der ersten Schicht 110, der zweiten Schicht 120 und der dritten Schicht 130 besonders gut epitaktisch abscheiden.
Das Verfahren 20 kann beinhalten, die erste Schicht 110, die zweite Schicht 120 und die dritte Schicht 130 so aufzubringen, dass diese wie im Hinblick auf die Figuren 1 bis 5 beschriebenen angeordnet sind. Insbesondere können die erste Schicht 110, die zweite Schicht 120 und die dritte Schicht 130 die Materialien aufweisen wie im Hinblick auf die Figuren 1 bis 5 beschrieben.
Bei Beispielen beinhaltet das Verfahren 20 die erste Schicht 110, die zweite Schicht 120 und die dritte Schicht 120 wie in Bezug auf Schritt 11 von Verfahren 10 abzuscheiden. Das Verfahren 20 kann ferner ein Abscheiden einer oder mehrere aus der Zwischenschicht 215, der vierten Schicht 240 und der Isolationsschicht 250 wie in Bezug auf Schritt 11 von Verfahren 10 beschrieben beinhalten, wobei das Abscheiden der jeweiligen Schichten epitaktisch erfolgt. Bei diesen Beispielen können vorteilhafterweise alle der in Bezug auf Schritt 11 genannten Schichten eine Wurtzit-Kristallstruktur aufweisen.
Insbesondere können das Verfahren 10 aus Fig. 8 und das Verfahren 20 aus Fig. 9 so ausgeführt werden, dass die erste Schicht 110 das erste Material 111 aufweist, die zweite Schicht 120 das zweite Material 121 aufweist und die dritte Schicht 130 das dritte Material 131 aufweist, so wie im Hinblick auf die Fig. 1 bis 5 beschrieben. Zum Beispiel kann die Kombination aus dem ersten Material 111 und dem zweiten Material 121 eine aus AIGaN / GaN, AIScN / GaN, AIN/GaN und AIScN / GaScN sein. Das dritte Material kann eine Nitrid- Verbindung sein oder aus einer Oxid-Verbindung welche Zink aufweist sein. Das dritte Material kann ein oder mehrere Gruppe-Ill-Elemente aufweisen, z.B. ein oder mehrere aus AI, Ga oder In. Ferner kann das dritte Material 131 ein Übergangsmetall aufweisen, z.B. Sc, Mg, Nb, Ti oder Y. Zum Beispiel kann das dritte Material 131 ein oder mehrere Gruppe-Ill- Elemente und ein Übergangsmetall aufweisen, wobei die Anteile optional wie in Bezug auf Fig. 1 beschrieben gewählt sein können. Für den Fall dass das Verfahren 10, 20 beinhaltet, die vierte Schicht 240 abzuscheiden, kann dies so ausgeführt werden, dass die vierte Schicht ein elektrisch leitfähiges Material, z.B. eines aus TiN, NbN, Pt, AI, Ti, Ni, und Mo aufweist. Weiter kann auch die vierte Schicht epitaktisch abgeschieden werden. Für den Fall dass das Verfahren 10, 20 beinhaltet, die Zwischenschicht 215 abzuscheiden, kann dies so ausgeführt werden, dass die Zwischenschicht 215 ein Material aus einer Nitrid- Verbindung aufweist, z.B. eines aus AIN und GaN. Obwohl einige Aspekte der vorliegenden Offenbarung als Merkmale im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist es klar, dass eine solche Beschreibung ebenfalls als eine Beschreibung entsprechender Verfahrensmerkmale betrachtet werden kann. Obwohl einige Aspekte als Merkmale im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben wurden, ist klar, dass eine solche Beschreibung auch als eine Beschreibung entsprechender Merkmale einer Vorrichtung bzw. der Funktionalität einer Vorrichtung betrachtet werden können.
In der vorhergehenden detaillierten Beschreibung wurden teilweise verschiedene Merkmale in Beispielen zusammen gruppiert, um die Offenbarung zu rationalisieren. Diese Art der Offenbarung soll nicht als die Absicht interpretiert werden, dass die beanspruchten Beispiele mehr Merkmale aufweisen als ausdrücklich in jedem Anspruch angegeben sind. Vielmehr kann, wie die folgenden Ansprüche wiedergeben, der Gegenstand in weniger als allen Merkmalen eines einzelnen offenbarten Beispiels liegen. Folglich werden die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als ein eigenes separates Beispiel stehen kann. Während jeder Anspruch als ein eigenes separates Beispiel stehen kann, sei angemerkt, dass, obwohl sich abhängige Ansprüche in den Ansprüchen auf eine spezifische Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen zurückbeziehen, andere Beispiele auch eine Kombination von abhängigen Ansprüchen mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen Anspruchs oder einer Kombination jedes Merkmals mit anderen abhängigen oder unabhängigen Ansprüchen umfassen. Solche Kombinationen seien umfasst, es sei denn, es ist ausgeführt, dass eine spezifische Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner ist beabsichtigt, dass auch eine Kombination von Merkmalen eines Anspruchs mit jedem anderen unabhängigen Anspruch umfasst ist, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch ist.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Offenbarung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Offenbarung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei. Referenzen
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Claims

Patentansprüche
1. High-Electron-Mobility-Transistor, HEMT, (100), aufweisend: eine erste Schicht (110), die ein erstes Material (111) aus einer ersten Nitrid- Verbindung aufweist, wobei die erste Nitrid-Verbindung ein Gruppe-Ill-Element aufweist, eine zweite Schicht (120), die ein zweites Material (121) aus einer zweiten Nitrid- Verbindung aufweist, wobei die zweite Nitrid-Verbindung ein Gruppe-Ill-Element aufweist, wobei eine Hauptoberfläche (122) der zweiten Schicht (120) einer Hauptoberfläche (112) der ersten Schicht (110) gegenüberliegend angeordnet ist, so dass sich entlang der Hauptoberfläche (112) der ersten Schicht (110) eine Ladungszone (160) ausbildet, eine Gate- Elektrode (170), die der zweiten Schicht (120) zumindest bereichsweise gegenüberliegend angeordnet ist, so dass die zweite Schicht (120) zwischen der ersten Schicht (110) und der Gate- Elektrode angeordnet ist, eine dritte Schicht (130), die zwischen der Gate-Elektrode (170) und der zweiten Schicht (120) angeordnet ist, wobei die dritte Schicht (130) ein ferroelektrisches drittes Material (131) aus einer dritten Nitrid-Verbindung aufweist oder ein ferroelektrisches drittes Material (131) aus einer Oxid-Verbindung, welche Zink beinhaltet, aufweist.
2. HEMT (100) gemäß Anspruch 1, wobei das dritte Material (131) eine Wurtzit- Kristallstruktur aufweist.
3. HEMT (100) gemäß Anspruch 2, wobei das erste Material (111) eine Wurtzit- Kristallstruktur aufweist, und wobei das zweite Material (121) eine Wurtzit- Kristallstruktur aufweist.
4. HEMT (100) gemäß Anspruch 3, wobei eine Koerzitivfeldstärke des dritten Materials geringer ist als eine Koerzitivfeldstärke des zweiten Materials.
5. HEMT (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das dritte Material (131) die dritte Nitrid-Verbindung aufweist, und die dritte Nitrid-Verbindung ein oder mehrere Gruppe-Ill-Elemente aufweist.
6. HEMT (100) gemäß Anspruch 5, wobei die ein oder mehreren Gruppe-Ill-Elemente der dritten Nitrid-Verbindung ein oder mehrere aus AI, Ga oder In sind.
7. HEMT (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das dritte Material (131) ein Übergangsmetall enthält.
8. HEMT (100) gemäß Anspruch 7, wobei ein Anteil des Übergangsmetalls an der dritten Schicht höher ist als ein Anteil eines Übergangsmetalls an der zweiten Schicht.
9. HEMT (100) gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei das dritte Material (131) eine Zugspannung aufweist.
10. HEMT (100) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Übergangsmetall Sc, Mg, Nb, Ti oder Y ist.
11. HEMT (100) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das dritte Material (131) aus der dritten Nitrid-Verbindung ist, und die dritte Nitrid-Verbindung ein oder mehrere Gruppe-Ill-Elemente aufweist, und wobei ein stöchiometrischer Anteil des Übergangsmetalls in dem dritten Material (131) zwischen 10 % und 50 % eines gesamten stöchiometrischen Anteils der ein oder mehreren Gruppe-Ill-Elemente und des Übergangsmetalls in dem dritten Material (131) liegt, oder wobei das dritte Material (131) aus der Oxid-Verbindung ist, und wobei ein stöchiometrischer Anteil des Übergangsmetalls in dem dritten Material (131) zwischen 10 % und 50 % eines gesamten stöchiometrischen Anteils des Zinks und des Übergangsmetalls in dem dritten Material (131) liegt.
12. HEMT (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gate- Elektrode (170) und die dritte Schicht (130) Teil einer Gate-Struktur (375) sind, die der zweiten Schicht (120) bereichsweise gegenüberliegend angeordnet ist.
13. HEMT (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner eine vierte Schicht (240) aufweist, die zwischen der zweiten Schicht (120) und der dritten Schicht (130) angeordnet ist, wobei die vierte Schicht (240) ein elektrisch leitendes Material aufweist.
14. HEMT (100) gemäß Anspruch 13, wobei eine Kapazität zwischen der der vierten Schicht (240) und der Ladungszone (160) größer ist als eine Kapazität zwischen der vierten Schicht (240) und der Gate-Elektrode (170).
15. HEMT (100) gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei die Gate-Elektrode (170) bezüglich einer Ebene parallel zu der Hauptoberfläche der ersten Schicht eine größere Fläche aufweist als die vierte Schicht (240).
16. HEMT (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner eine Isolationsschicht (250) aufweist, die zwischen der zweiten Schicht (120) und der dritten Schicht (130) oder zwischen der zweiten Schicht (120) und der vierten Schicht (240) angeordnet ist, wobei die Isolationsschicht (250) ein elektrisch isolierendes Material aufweist.
17. HEMT (100) gemäß Anspruch 12, wobei die Gate-Struktur ferner eine vierte Schicht (240) aufweist, die zwischen der zweiten Schicht (120) und der dritten Schicht (130) angeordnet ist, wobei die vierte Schicht (240) ein elektrisch leitendes viertes Material aufweist.
18. HEMT (100) gemäß einem der Ansprüche 12 oder 17, wobei die Gate-Struktur ferner eine Isolationsschicht (250) aufweist, die zwischen der zweiten Schicht (120) und der dritten Schicht (130) oder zwischen der zweiten Schicht (120) und der vierten Schicht (240) angeordnet ist, wobei die Isolationsschicht (250) ein elektrisch isolierendes Material aufweist.
19. HEMT (100) gemäß einem der Ansprüch 13 bis 18, wobei das elektrisch leitende Material der vierten Schicht (240) eines aus TiN, NbN, Pt, AI, Ti, Ni, und Mo ist.
20. HEMT (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kombination aus dem ersten Material (111) und dem zweiten Material (121) eine aus AIGaN / GaN, AIScN / GaN, AIN/GaN und AIScN / GaScN ist.
21. HEMT (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, der eine zwischen der ersten Schicht (110) und der zweiten Schicht (120) angeordnete Zwischenschicht (215) aufweist, die ein Material aus einer Nitrid-Verbindung aufweist.
22. HEMT (100) gemäß Anspruch 21, wobei das Material der Zwischenschicht (215) eines aus AIN und GaN ist.
23. HEMT (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Polarisationszustand des dritten Materials (131) durch Anlegen einer Spannung an die Gate- Elektrode (170) einstellbar ist, und wobei eine Schwellspannung des HEMTs, bei welcher ein Leitungskanal durch die Ladungszone (160) zwischen einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand wechselt, von dem Polarisationszustand des dritten Materials (131) abhängig ist.
24. HEMT (100) gemäß Anspruch 23, wobei das dritte Material (131) einen ersten Polarisationszustand aufweist, wobei die Schwellspannung positiv ist, wenn sich das dritte Material (131) in dem ersten Polarisationszustand befindet.
25. HEMT (100) gemäß Anspruch 24, wobei das dritte Material (131) ferner einen zweiten Polarisationszustand aufweist, wobei die Schwellspannung negativ ist, wenn sich das dritte Material (131) in dem zweiten Polarisationszustand befindet.
26. HEMT (100) gemäß einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei die Gate-Elektrode (170) in einem Gate-Elektrodenberiech 471 angeordnet ist, so dass durch Anlegen einer Spannung an die Gate-Elektrode (170) der Polarisationszustand des dritten Materials (131) in einem dem Gate-Elektrodenbereich (471) gegenüberliegenden ersten Bereich 433 der dritten Schicht (130) einstellbar ist, wobei die dritte Schicht (130) ferner einen von dem ersten Bereich (433) verschiedenen zweiten Bereich (435) aufweist, und wobei sich das dritte Material (131) des zweiten Bereichs der dritten Schicht (130) in einem Polarisationszustand befindet, für welchen sich ein dem zweiten Bereich gegenüberliegender Ladungszonenbereich (465) der Ladungszone (160) in einem leitenden Zustand befindet.
27. HEMT (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner einen Source-Bereich (172) und einen Drain-Bereich (174) aufweist, wobei die Ladungszone (160) elektrisch seriell zwischen dem Source-Bereich (172) und dem Drain-Bereich (174) angeordnet ist.
28. Transistoranordnung, die den HEMT (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und ferner einen Steuersignalgeber (190) aufweist, wobei der Steuersignalgeber (190) ausgebildet ist, um eine Spannung an der Gate-Elektrode (170) anzulegen, um eine Polarisationsrichtung in einem der Gate-Elektrode (170) gegenüberliegenden Bereich der dritten Schicht (130) einzustellen.
29. Transistoranordnung gemäß Anspruch 28, wobei der Steuersignalgeber (190) ausgebildet ist, um mit dem Anlegen der Spannung an die Gate- Elektrode (170) einen Polarisationsgrad in dem der Gate-Elektrode (170) gegenüberliegenden Bereich der dritten Schicht (130) einzustellen, um eine Schwellspannung des HEMTs (100) einzustellen.
30. Transistoranordnung gemäß Anspruch 29, wobei der Steuersignalgeber (190) ausgebildet ist, um eine erste Spannung zwischen der Gate-Elektrode (170) und der Ladungszone (160) anzulegen, um die Schwellspannung auf einen positiven Wert einzustellen, und um eine zweite Spannung zwischen der Gate- Elektrode (170) und der Ladungszone (160) anzulegen, um die Schwellspannung auf einen negativen Wert einzustellen.
31. Verfahren zum Steuern des HEMTs (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27, folgenden Schritt aufweisend:
Anlegen einer Spannung an die Gate- Elektrode, um eine Polarisationsrichtung und/oder einen Polarisationsgrad des dritten Materials (131) einzustellen, um eine Schwellspannung des HEMTs (100) einzustellen, bei welcher ein Leitungskanal durch die Ladungszone (160) zwischen einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand wechselt.
32. Verfahren zum Steuern des HEMTs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27, folgenden Schritt aufweisend:
Anlegen einer Spannung an die Gate- Elektrode (170), um eine Polarisationsrichtung und/oder einen Polarisationsgrad des dritten Materials (131) einzustellen, so dass eine Schwellspannung des HEMTs, bei welcher ein Leitungskanal durch die Ladungszone (160) zwischen einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand wechselt, positiv ist.
33. Verfahren (10) zum Herstellen eines HEMTs (100), folgende Schritte aufweisend:
Bereitstellen (11) einer Schichtstruktur mit einer ersten Schicht (110), einer zweiten Schicht (120) und einer dritten Schicht (130), die ein ferroelektrisches Material (131) aufweist so, dass die zweite Schicht (120) zwischen der ersten Schicht (110) und der dritten Schicht (130) angeordnet ist, eine Hauptoberfläche (122) der zweiten Schicht (120) einer Hauptoberfläche (112) der ersten Schicht (110) gegenüberliegend angeordnet ist, und sich entlang der Hauptoberfläche (112) der ersten Schicht (110) eine Ladungszone (160) ausbildet,
Aufbringen (12) eines Source-Kontakts und eines Drain-Kontakts so, dass die Ladungszone elektrisch seriell zwischen dem Source-Kontakt und dem Drain- Kontakt angeordnet ist,
Temperaturbehandeln (13) der Schichtstruktur zusammen mit dem Source-Kontakt und dem Drain-Kontakt.
34. Verfahren (10) gemäß Anspruch 33, wobei der Schritt des Bereitstellens (11) der Schichtstruktur folgende Schritte aufweist:
Epitaktisches Aufbringen (21) einer ersten Schicht (110) und einer zweiten Schicht (120) so, dass eine Hauptoberfläche (122) der zweiten Schicht (120) einer Hauptoberfläche (112) der ersten Schicht (110) gegenüberliegend angeordnet ist und so, dass sich entlang der Hauptoberfläche (112) der ersten Schicht (110) eine Ladungszone (160) ausbildet und so, dass die erste Schicht (110) ein erstes Material (111) mit einer Wurtzit-Kristallstruktur aufweist und die zweite Schicht (120) ein zweites Material (121) mit einer Wurtzit-Kristallstruktur aufweist,
Epitaktisches Aufbringen (22) einer ferroelektrischen dritten Schicht so, dass die zweite Schicht (120) zwischen der ersten Schicht (110) und der dritten Schicht (130) angeordnet ist und so, dass die dritte Schicht (130) ein ferroelektrisches drittes Material (131) mit einer Wurtzit-Kristallstruktur aufweist.
35. Verfahren (20) zum Herstellen eines HEMTs (100), folgende Schritte aufweisend:
Epitaktisches Aufbringen (21) einer ersten Schicht (110) und einer zweiten Schicht (120) so, dass eine Hauptoberfläche (122) der zweiten Schicht (120) einer Hauptoberfläche (112) der ersten Schicht (110) gegenüberliegend angeordnet ist und so, dass sich entlang der Hauptoberfläche (112) der ersten Schicht (110) eine Ladungszone (160) ausbildet und so, dass die erste Schicht (110) ein erstes Material (111) mit einer Wurtzit-Kristallstruktur aufweist und die zweite Schicht (120) ein zweites Material (121) mit einer Wurtzit-Kristallstruktur aufweist,
Epitaktisches Aufbringen (22) einer ferroelektrischen dritten Schicht (130) so, dass die zweite Schicht (120) zwischen der ersten Schicht (110) und der dritten Schicht (130) angeordnet ist und so, dass die dritte Schicht (130) ein ferroelektrisches drittes Material (131) mit einer Wurtzit-Kristallstruktur aufweist.
EP22712307.2A 2021-02-25 2022-02-23 Transistor mit hoher elektronenbeweglichkeit (hemt), transistoranordnung, verfahren zum steuern eines hemts und verfahren zum herstellen eines hemts Pending EP4282007A1 (de)

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