FR2662544A1 - Transistor a effet de champ a heterojonction. - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un composant semiconducteur de type MESFET, comprenant au moins une hétérojonction formée entre deux couches adjacentes de deux matériaux semiconducteurs différents, l'un à grande bande interdite (3) et l'autre à petite bande interdite (2), cette hétérojonction définissant dans le diagramme de bande de l'hétérostructure un premier puits de potentiel du côté du matériau à petite bande interdite et un second puits de potentiel du côté du matériau à grande bande interdite, le premier puits étant un puits de type triangulaire confinant un gaz d'électrons (9) à haute mobilité. Selon l'invention, on choisit pour la couche à grande bande interdite une valeur d'épaisseur et une valeur de dopage telles que, compte tenu des niveaux quantiques dans les matériaux des deux couches et de l'énergie des phonons dans les conditions de fonctionnement du composant, le second puits de potentiel soit essentiellement dépeuplé d'électrons.

Description

Transistor à effet de champ à hétérojonction
La présente invention concerne les composants semiconducteurs de type MESFET à hétérojonction, et plus particulièrement les composants à haute fréquence de coupure ou à faible temps de commutation, par exemple ceux utilisés dans les circuits hyperfréquences ou les circuits logiques rapides.
Les composants semiconducteurs à hétérojonction utilisent les propriétés liées à la discontinuité de bande créée à l'interface entre un matériau à grande bande interdite, le plus souvent un matériau semiconducteur III-V ternaire, et un matériau à petite bande interdite, le plus souvent un matériau semiconducteur III-V binaire. Plus généralement, l'association des deux matériaux n'implique cependant pas nécessairement l'association d'un matériau binaire et d'un matériau ternaire: il peut s'agir de l'association de deux matériaux ternaires, d'un ternaire et d'un binaire, d'un ternaire et d'un quaternaire, etc.
Par matériau semiconducteur III-V binaire , on entendra un matériau semiconducteur constitué par un composé associant un élément du groupe In: (AI, Ga, In) à un élément du groupe V (P, As,
Sb). Dans la suite de la description, on se référera essentiellement à l'arséniure de gallium GaAs, qui est actuellement le matériau semiconducteur III-V binaire le plus couramment utilisé, mais ce matériau ne doit pas être considéré comme limitatif, d'autres composés (par exemple InP) pouvant être tout aussi bien envisagés. De la même façon, on entendra par matériau semiconducteur III-V ternaire un alliage de deux matériaux semiconducteurs III-V binaires, en particulier (mais, ici encore, de façon non limitative) AlxGa1 xAs, qui est un alliage GaAs + AlAs avec la fraction molaire x.
L'invention, par principe, n'est cependant pas restreinte à des composants réalisés à partir de matériaux semiconducteurs III-V, et elle peut aussi bien s'appliquer à des hétérostructures réalisées à partir de matériaux du groupe atomique IV (Si et Ge), par exemple des hétérostructures réalisées à partir de Si et d'alliages Si-Ge.
De façon générale, dans les composants semiconducteurs de type
MESFET à hétérojonction, le semiconducteur à grande bande interdite est dopé n et le semiconducteur à petite bande interdite est non dopé ou faiblement dopé n ou p. Cette structure présente la propriété, caractéristique de ces composants, de permettre la formation d'un nappe bidimensionnelle d'électrons (d'où le nom de gaz d'électrons ) près de l'interface des deux matériaux semiconducteurs, du côté du matériau à petite bande interdite. L'épaisseur très faible de cette nappe d'électrons, de l'ordre de 5 nm, entraîne l'apparition de phénomènes quantiques. D'autre part, ces électrons sont spatialement séparés des impuretés ionisées se trouvant dans le semiconducteur à grande bande interdite ; ils subissent donc peu d'attraction coulombienne et par conséquent présentent une mobilité élevée.
Ces transistors sont souvent désignés dans la littérature sous la terminologie TEGFET (Two-Dimension Electron Gas Field-Effect
Transistor: transistor à effet de champ à gaz d'électrons bidimensionnel) ou HEMT (High Electron Mobility Transistor : transistor à grande mobilité électronique) ou parfois encore MODFET (MOdula- ted Doped Field-Effect Transistor : transistor à effet de champ à modulation de dopage) ou SDHT (Selectively Doped Heterojunction
Transistor: transistor à hétérojonction à dopage sélectif).
On sait réaliser de cette façon aussi bien des transistors du type à déplétion (qui sont dans l'état passant à tension de grille nulle) qu'à enrichissement (qui sont dans l'état bloquant à tension de grille nulle), ces deux types de transistors pouvant d'ailleurs être réalisés conjointement sur un même substrat, de la manière que l'on décrira plus en détail par la suite.
se seforme par ailleurs de l'autre côté de l'hétérojonction, donc dans le matériau à grande bande interdite, un puits de potentiel de forme approximativement parabolique plus ou moins rempli d'électrons, et on a démontré (voir notamment à ce sujet B.Vinter,
Applied Physics Letters, 44, 307, 1984) que ce puits de potentiel parabolique peut posséder des niveaux quantiques - ce qui est notamment le cas dans les régions situées dans les régions d'accès, entre les électrodes de drain ou de source et la grille. À cet égard, on notera incidemment que, du point de vue de l'invention, on assimilera au cas du puits de potentiel parabolique celui du puits de potentiel de forme non plus parabolique mais (approximativement) triangulaire que l'on observe dans cette région lorsque l'on met en oeuvre un delta-dopage ; pour de plus amples explications sur ce point, on pourra se référer à un article de E. F.Schubert et al. intitulé Selectively Sdoped AIxGa13cAs/CIaAs Heterostructures with High Two-
Dimensional Electron-Gas Concentrations n2DEG > l.5xlO12 cm for Field-Effect Transistors, paru dans Applied Physics Letters 51 (15) du 12 octobre 1987, pages 1170-1172.
Or, à la différence des électrons du gaz d'électrons (localisés dans le matériau à petite bande interdite, de l'autre côté de l'hétérojonction), ces électrons sont peu mobiles, induisant ainsi une résistance d'accès élevée pour le composant. De surcroît, cette mobilité est d'autant plus faible que les électrons sont en faible densité par rapport aux impuretés ionisées du matériau à grande bande interdite où ils évoluent, d'où une forte attraction coulombienne entre les électrons et ces impuretés.
Un second inconvénient des composants de l'art antérieur, au moins aussi sérieux que le précédent, est leur sensibilité élevée à la lumière.
En effet, il existe dans le matériau à grande bande interdite, à l'endroit du puits de potentiel parabolique, un piège profond appelé centre DX , spécifique des composés ternaires tels que ceux utilisés pour constituer le matériau à grande bande interdite. La présence de niveaux quantiques dans ce puits de potentiel parabolique fait en sorte que les électrons y occupent des niveaux d'énergie plus élevés que celui du centre DX, et de ce fait sont partiellement piégés par ce centre DX. Sous l'impact d'une énergie lumineuse hv, les électrons préalablement piégés par le centre DX se trouvent dépiégés.
Ce phénomène de piégeage/dépiégeage modifie radicalement, et de façon indésirable, le fonctionnement du composant, à l'obscurité ou à la lumière.
On notera que cette sensibilité est d'autant plus forte que la tem pérature est basse, car à haute température l'énergie thermique qui se propage dans le matériau semiconducteur (ci-après désignée phonons ) peut permettre aux électrons d'échapper au piégeage en leur communiquant une énergie suffisante.
Ces phénomènes (résistance d'accès élevé et photosensibilité) avaient été constatés expérimentalement depuis longtemps, mais il n'avaient jusqu a présent pas été rapprochés de l'existence de niveaux quantiques dans le puits de potentiel parabolique du matériau à grande bande interdite et du comportement des électrons présents dans ce matériau du fait de ces niveaux quantiques.
La présente invention, partant de ces constatations, propose de choisir les paramètres de l'hétérostructure de manière que le puits de potentiel parabolique se trouve dépeuplé au maximum d'électrons libres, réduisant ainsi l'action parasite de ces derniers.
On verra néanmoins que ce choix de paramètres (principalement l'épaisseur, la composition et le dopage du matériau à grande bande interdite) doit obéir à un certain nombres de règles précises, afin notamment de conserver un valeur appropriée de tension de pincement (facteur très important pour la réalisation de circuits logiques rapides, en particulier) et rechercher une transconductance maximale, de manière à bénéficier pleinement des avantages procurés par l'invention.
A cet effet, l'invention propose un composant semiconducteur de type MESFET précité, c'est-à-dire comprenant au moins une hétérojonction formée entre deux couches adjacentes de deux matériaux semiconducteurs différents, l'un à grande bande interdite et l'autre à petite bande interdite, cette hétérojonction définissant dans le diagramme de bande de l'hétérostructure un premier puits de potentiel du côté du matériau à petite bande interdite et un second puits de potentiel du côté du matériau à grande bande interdite, le premier puits étant un puits de type triangulaire confinant un gaz d'électrons à haute mobilité, caractérisé en ce que l'on choisit pour la couche à grande bande interdite une valeur d'épaisseur et une valeur de dopage telles que, compte tenu des niveaux quantiques dans les matériaux des deux couches et de l'énergie des phonons dans les conditions de fonctionnement du composant, le second puits de potentiel soit essentiellement dépeuplé d'électrons.
Dans un premier mode de réalisation, ce composant comporte un contact Schottky déposé au fond d'un évidement pénétrant dans l'épaisseur du matériau à grande bande interdite, la profondeur de pénétration étant alors limitée à une valeur telle que ce matériau à grande bande interdite reste essentiellement dépeuplé d'électrons tout en conservant une tension de pincement négative pour le composant, de manière à permettre un fonctionnement en mode à déplétion.
Dans un second mode de réalisation, ce composant comporte, sur la couche de matériau à grande bande interdite, une seconde couche de matériau à petite bande interdite, elle-même recouverte d'une seconde couche de matériau à grande bande interdite, ainsi qu'un contact Schottky déposé en surface de cette seconde couche de matériau à grande bande interdite, de manière à permettre sur ce contact un fonctionnement en mode à déplétion.
Pour réaliser une paire de transistors, on peut alors prévoir un autre contact Schottky déposé en surface de la première couche de matériau à grande bande interdite, de manière à permettre sur cet autre contact un fonctionnement en mode à enrichissement.
Le matériau à petite bande interdite peut être un alliage III-V binaire tel que GaAs et le matériau à grande bande interdite, un alliage III-V ternaire tel que A1,Gal#ps.
L'invention couvre également un circuit intégré comportant sur un même substrat une pluralité de composants présentant les caractéristiques ci-dessus, interconnectés entre eux.
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On va maintenant décrire en détail la mise en oeuvre de l'invention, en référence aux dessins annexés.
La figure 1 montre la structure générale d'un transistor
MESFET à hétérojonction.
La figure 2 montre l'allure de la bande de conduction du transis tor de la figure 1, dans les régions d'accès de source et de drain.
La figure 3 montre l'allure de la bande de conduction du transistor de la figure 1, dans la région située sous l'électrode de grille.
La figure 4 montre la structure générale de deux transistors
TEGFET réalisés sur un même substrat, l'un à déplétion (moitié gauche de la figure) et l'autre à enrichissement (moitié droite de la figure).
La figure 5 montre l'allure de la bande de conduction du composant de la figure 4, dans les régions d'accès de source et de drain de l'un ou l'autre des transistors.
La figure 6 montre l'allure de la bande de conduction du composant de la figure 4, dans la région située sous l'électrode de grille du transistor à déplétion.
La figure 7 montre l'allure de la bande de conduction du composant de la figure 4, dans la région située sous l'électrode de grille du transistor à enrichissement.
La figure 8 est homologue de la figure 5, mais pour un transistor réalisé d'après les enseignements de l'invention.
La figure 9 montre un exemple de réseau de courbes donnant, pour divers niveaux de dopage du matériau à grande bande interdite, la densité du gaz d'électrons en fonction de l'épaisseur de la couche de ce matériau.
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Les composants semiconducteurs de type MESFET à hétérojonction ont la structure générale illustrée figure 1 : sur un substrat 1 (ici, un substrat de GaAs semi-isolant), on forme une couche faiblement dopée 2 d'un matériau à petite bande interdite tel que GaAs, puis une couche 3 dopée n d'un matériau à grande bande interdite tel que AlxGa1 xAs, recouverte d'une couche 4 de GaAs fortement dopé n.
On forme dans cette structure une tranchée 5 permettant de déposer une métallisation 6 sur la couche 3 de AZ,Gal#ps, de manière à constituer l'électrode Schottky de la grille G; généralement, la profondeur de la tranchée 5 est telle qu'elle entame partiellement l'épaisseur de la couche 3 sur une profondeur p.
Les contacts de source S et de drain D sont réalisés par des métallisations 7 et 8 formées de part et d'autre du contact de grille, par l'intermédiaire de la couche 4 de GaAs fortement dopée.
Les différentes couches successives sont formées par épitaxie. On notera que AlxGa1 xAs présente la propriété, quelle que soit sa teneur x en aluminium (donc pour tous les alliages de la famille) d'avoir même maille atomique que GaAs. Ceci permet la formation d'une hétérojonction d'excellente qualité, et c'est pourquoi ces deux matériaux adaptés sont ceux qui sont le plus souvent utilisés pour réaliser de tels composants (l'invention n'étant cependant, comme on l'a indiqué au début de la présente description, aucunement limité à ce choix particulier de matériaux).
Par polarisation de la grille G, on peut moduler la densité des électrons dans la région située au-dessous de cette grille. Le transistor peut être aussi bien du type à déplétion (lorsqu'à tension de grille nulle des électrons existent sous la grille ; le transistor étant donc dans l'état passant, il faudra appliquer une tension négative sous la grille pour dépeupler totalement les électrons et faire passer à l'état bloquant le transistor) ou à enrichissement (lorsqu'à tension de grille nulle le transistor est à l'état bloquant ; une tension positive devra alors être appliquée sur la grille pour le rendre passant).
Les figures 2 et 3 montrent l'allure de la bande de conduction correspondant à la structure de la figure 1 dans le cas d'un transistor à déplétion, la figure 2 correspondant aux régions d'accès de source et de drain, et la figure 3 correspondant à la région située sous l'électrode de grille, ces bandes de conduction étant représentées pour une tension de grille nulle.
De façon typique, il se forme de part et d'autre de l'hétérojonction (c'est-à-dire à l'interface entre AlxGa1 xAset GaAs) deux puits de potentiel P1 et P2 de part et d'autre d'une discontinuité de bande de conduction d'amplitude A qui permet aux électrons d'être accumulés, entre autres, dans le puits de potentiel P1 où ils vont se concentrer sous forme d'une nappe bidimensionnelle dans une région 9 (fi gurel) du matériau à petite bande interdite, à l'interface entre AlxGa1 xAs et GaAs.
Du fait de cette discontinuité, les électrons accumulés dans ce puits de potentiel P1 (de forme générale triangulaire) subissent une faible attraction coulombienne des donneurs ionisés se trouvant de l'autre côté de l'hétérojonction, ce qui leur donne une très forte mobilité électronique.
Plus précisément, les électrons se répartissent dans ce puits de potentiel sur un certain nombre de niveaux quantiques N1 (en fait, compte tenu de l'énergie thermique à température ambiante, c'est-àdire des phonons, les électrons ne sont pas répartis exclusivement sur ces niveaux discrets mais sont seulement centrés autour de ces niveaux quantiques).
De l'autre côté de l'hétérojonction se forme dans le matériau à grande bande interdite un autre puits de potentiel P2, de forme générale parabolique et on a montré (voir notamment l'article précité de Vinter) que, si le dopage de la couche de AlxGa1 xAs est suffisamment fort et que l'épaisseur de celle-ci est suffisamment grande, ce puits de potentiel parabolique P2 va se trouver lui-même rempli d'électrons répartis sur des niveaux quantiques N2.
En revanche, sous la grille (diagramme de la figure 3), bien qu'il existe également un puits de potentiel triangulaire P'1 et un puits de potentiel parabolique P'2 > ce dernier est fortement dépeuplé d'électrons du fait de l'épaisseur moindre (résultant du renfoncement p) de la couche de AlxGa1 #Ga1##s à cet endroit.
Jusqu'à présent, on s'était contenté de constater que, sous la grille, il n'existait pas d'électrons indésirables dans cette région critique du composant.
On n'avait cependant pas remarqué que l'on pouvait, en revan che, trouver ces électrons parasites dans les régions d'accès de source et de drain.
Or ces électrons parasites, peu mobiles, introduisent des perturbations importantes dans le fonctionnement du composant, perturbations dont l'origine n'avait pas jusqu'à présent été déterminée.
En effet, la faible mobilité électronique des électrons présents dans la couche de AlxGa1-x As sous les électrodes de source et de drain augmente notablement la résistance de source du composant et ce, comme on l'a expliqué plus haut, d'autant plus que les électrons sont en faible densité par rapport aux impuretés ionisées du matériau Le second inconvénient est, comme on l'a également expliqué plus haut, la photosensibilité inopportune de ces composants, due au piégeage de ces électrons parasites par le centre DX se trouvant, précisément, au fond du puits de potentiel parabolique P2.
Les figures 4 à 7 généralisent la description qui précède au cas d'un circuit comportant, sur un même substrat, à la fois un transistor à déplétion (moitié gauche de la figure 4) et un transistor à enrichissement (moitié droite de la figure 4).
A cet effet, outre les couches 1 à 3 semblables à celles de la figure 4, on dépose sur la couche 3 de AlxGa1 xAs une seconde couche 10 de
GaAs faiblement dopé, puis une couche 11 de AlyGa1-yAs (dont la teneur y en aluminium peut être différente de celle x de la première couche 3 de AlxGa1-xAs), sur laquelle on dépose enfin la couche 4 de
GaAs fortement dopé servant à la prise de contact ohmique. On notera que cette structure ne présente aucun caractère limitatif, et qu'il est tout à fait possible, sans sortir du cadre de l'invention, d'envisager des structures légèrement différentes, le principe exposé restant le même en ce qui concerne les couches 2, 3 et 10 pour lesquelles les considérations relatives au centre DX restent entièrement valables (le point essentiel étant la répartition des électrons entre ces couches).
Cette structure comporte deux hétérojonctions successives, avec formation de deux nappes de gaz d'électrons 9 et 12 symétriquement de part et d'autre de la couche 3 de AlxGa1 xAs.
Pour le transistor à déplétion, outre les contacts de source et de drain 7 et 8 déposés sur la couche finale 4, le contact de grille 13 est déposé en surface de la couche 11 de AI#Ga1.#s ; pour le transistor à enrichissement, outre les contacts de source et de drain 7' et 8' déposés également sur la couche 4, le contact de grille 14 est déposé en surface de la couche 3 de AlxGa1 xAs.
Les diagrammes de bande correspondants sont ceux illustrés figures 5 à 7, le diagramme de la figure 5 montrant l'allure de la bande de conduction dans les régions d'accès (sources 7, 7' et drains 8, 8') de l'un ou l'autre des transistors, le diagramme de la figure 6 celle de la région située sous l'électrode de grille 13 du transistor à déplétion et le diagramme de la figure 7 celle de la région située sous l'électrode de grille 14 du transistor à enrichissement.
On voit que la situation se présente de façon semblable à celle du transistor simple de la figure 1, à savoir que dans les régions situées sous les grilles (figures 6 et 7) les puits de potentiel paraboliques P'2 et P"2 sont dépourvus d'électrons mais qu'en revanche, dans toutes les régions d'accès de source et de drain, le puits de potentiel parabolique P2 contient des électrons parasites dans la couche de AlxGa1 xAs, alors que cette couche devrait en être dépourvue.
Pour que le puits de potentiel quantique parabolique P2 des régions d'accès (aussi bien dans le cas du transistor isolé de la figure 1 que dans celui de la paire complémentaire de la figure 4), l'invention propose de réduire l'épaisseur e de la couche de AlxGal xAs et, concurremment, d'accroître son dopage.
Cette réduction d'épaisseur et cet accroissement de dopage doivent cependant obéir à un certain nombre de règles précises.
En effet, dans le cas des transistors pour circuits intégrés hyperfréquences, il est nécessaire de contrôler de façon précise la tension de pincement et la transconductance du composant; ces deux paramètres dépendant du dopage et de l'épaisseur de la couche de AlxGal xAs, un choix d'épaisseur différent va donc les modifier.
Dans le cas des circuits intégrés numériques, il est de la même façon nécessaire de contrôler très rigoureusement la tension de pincement du transistor et de rechercher un maximum de transconductance pour le transistor à enrichissement.
A cet effet, pour une teneur en aluminium x donnée et un dopage d donné de AlxGal xAs (la variation de la composition modifiant les propriétés électroniques, notamment la mobilité électronique du matériau), on commence par déterminer les niveaux quantiques du puits de potentiel triangulaire P1 dans GaAs et leur taux de remplissage d'électrons, en tenant compte de l'existence dans AIxGal Asdu puits de potentiel parabolique P2 qui pourra, dans certaines circonstances, recevoir également des électrons (qui viendront donc en diminution des électrons qui auraient dû se trouver dans les niveaux quantiques du puits de potentiel triangulaire P1).
On notera que cette propension du puits de potentiel parabolique
P2 à recevoir des électrons qui, autrement, auraient dû être reçus par le puits de potentiel triangulaire P1, est d'autant plus élevé que la densité d'états de AIxGal xAsest plus grande que celle de GaAs.
Cette détermination devra également intégrer l'énergie des phonons présents dans le matériau à la température de fonctionnement du composant.
Pour plus de détail sur la manière d'effectuer ces différents calculs, on pourra se référer par exemple à l'article précité de Vinter.
On répétera alors ces calculs pour différentes teneurs en alumi nium et différents dopages.
On obtiendra ainsi des réseaux de courbes tel que celui présenté figure 9, donnant, pour une teneur x en aluminium donnée, la densité surfacique d'électrons Ns pour différentes valeurs de dopage, en distinguant la densité totale des électrons (c'est-à-dire la densité de ceux présents aussi bien dans le puits de potentiel triangulaire P1 que dans le puits de potentiel parabolique P2) de la densité des seuls électrons se trouvant dans le puits de potentiel triangulaire P1, c'est-à-dire la densité des électrons utiles.
Initialement, on se donne une tension de pin#cement désirée du transistor à déplétion. À cette valeur correspond une densité surfacique donnée, par exemple NS1. I1 existe alors une multitude de solutions (couples épaisseur/dopage) différentes, chaque dopage de la couche de A1,Gal#t9s correspondant à une épaisseur déterminé de cette même couche.
Jusque présent, on ne disposait pas de critère de choix. Les valeurs typiques constatées jusqu'à présent étaient des valeurs d'épaisseur relativement élevées, avec donc des valeurs de dopage corrélativement faibles, par exemple des valeurs correspondant au point A de la figure 9 (épaisseur e1 de 23 nm et dopage de 5,7.1017 atomes/cm3). Dans ce cas, la structure n'est pas optimisée : en raison de l'existence de niveaux quantiques dans le puits de potentiel parabolique P2, une part importante de ces électrons était retenue dans ce puits P2, la densité utile du gaz d'électrons n'étant en fait qu'une valeur N'si beaucoup plus faible (point A' de la courbe).La différence N51-N'51, importante dans ce cas, correspond à la fraction des électrons parasites présents dans le puits de potentiel parabolique, c'est-à-dire de ceux qui vont induire les inconvénients précités de grande résistance d'accès et de photosensibilité du composant.
L'invention propose, pour pallier ces phénomènes indésirables, de se placer dorénavant en un point correspondant à une épaisseur moindre (et donc à un dopage accru), situé près du maximum B de la courbe correspondant au dopage choisi (dans cet exemple, un dopage de 6,6.1017 atomes/cm3, supérieur à celui du cas précédent) c'est-àdire, sur l'exemple de la figure, en l'un des points C ou D (on notera cependant que l'on peut, pour une même tension de pincement et donc une même densité d'électrons NS1, choisir également un point tel que E, correspondant à une épaisseur plus faible mais avec un dopage accru corrélativement).
Le choix de l'un de ces points, correspondant à une épaisseur réduite par rapport à l'épaisseur e1 habituellement constatée auparavant, permet en premier lieu de réduire considérablement la densité des électrons dans le puits de potentiel parabolique P2, ce qui est le but premier que l'on cherchait à atteindre.
I1 procure également l'avantage, du fait que l'on se trouve au voisinage du sommet de la courbe et donc dans la partie la plus plate de celle-ci, de rendre le composant très tolérant vis-à-vis des variations d'épaisseur (ce qui est d'autant plus important que l'on a des épaisseurs faibles) aussi bien que vis-à-vis des variations de dopage.
A partir des réseaux de courbes ainsi obtenus, on choisit la teneur en aluminium x, le dopage d et l'épaisseur e permettant d'avoir une tension de pincement et une transconductance déterminées, fonction de l'application envisagée.
On notera que le réseau de courbes de la figure 9, qui a été établi pour le cas d'une structure correspondant au diagramme de la figure 8, peut être établi de manière analogue pour une structure corres pondant au diagramme de la figure 3, ou pour une structure à deltadopage (voir plus haut).
On notera enfin que, si l'on dépose le contact Schottky de grille au fond d'un évidement (comme illustré sur la figure 1) la profondeur p de cet évidement devra être plus faible que les valeurs habituellement retenues, pour tenir compte de l'épaisseur moindre de la couche de AlxGa1 xAs dans lequel cet évidement est creusé. Cette profondeur de pénétration p sera déterminée de manière en ellemême classique, par exemple de la manière exposée dans l'article de
Nuyen T. Linh intitulé Two-Dimensional Electron Gas FETs :
Microwaue Applications, paru dans Semiconductors and Semimetals, vol. 24 (1987), pages 203-247, notamment à partir de l'équation (12), page 218.

Claims (7)

REVENDICATIONS
1. Un composant semiconducteur de type MESFET, comprenant au moins une hétérojonction formée entre deux couches adjacentes de deux matériaux semiconducteurs différents, l'un à grande bande interdite (3) et l'autre à petite bande interdite (2), cette hétérojonction définissant dans le diagramme de bande de l'hétérostructure un premier puits de potentiel (P1) du côté du matériau à petite bande interdite et un second puits de potentiel (P2) du côté du matériau à grande bande interdite, le premier puits étant un puits de type triangulaire confinant un gaz d'électrons (9) à haute mobilité,
caractérisé en ce que l'on choisit pour la couche à grande bande interdite une valeur d'épaisseur et une valeur de dopage telles que, compte tenu des niveaux quantiques dans les matériaux des deux couches et de l'énergie des phonons dans les conditions de fonctionnement du composant, le second puits de potentiel soit essentiellement dépeuplé d'électrons.
2. Le composant semiconducteur de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un contact Schottky (6) déposé au fond d'un évidement pénétrant dans l'épaisseur du matériau à grande bande interdite, la profondeur de pénétration (p) étant limitée à une valeur telle que ce matériau à grande bande interdite reste essentiellement dépeuplé d'électrons tout en conservant une tension de pincement négative pour le composant, de manière à permettre un fonctionnement en mode à déplétion.
3. Le composant semiconducteur de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, sur ladite couche de matériau à grande bande interdite (3), une seconde couche de matériau à petite bande interdite (10), elle-même recouverte d'une seconde couche de matériau à grande bande interdite (11), ainsi qu'un contact Schottky (13) déposé en surface de cette seconde couche de matériau à grande bande interdite, de manière à permettre sur ce contact un fonctionnement en mode à déplétion.
4. Le composant semiconducteur de la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un autre contact Schottky (14) déposé en surface de la première couche de matériau à grande bande interdite (3), de manière à permettre sur cet autre contact un fonctionnement en mode à enrichissement.
5. Le composant semiconducteur de la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau à petite bande interdite est un alliage III
V binaire et le matériau à grande bande interdite est un alliage III
V ternaire.
6. Le composant semiconducteur de la revendication 5, caractérisé en ce que ledit alliage III-V binaire est GaAs et ledit alliage III-
V ternaire est AlxGa1 xAs.
7. Un circuit intégré, caractérisé en ce qu'il comporte sur un même substrat une pluralité de composants selon l'une des revendications précédentes, interconnectés entre eux.
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