JP2007335768A - 高電子移動度トランジスタ - Google Patents

Abstract

【課題】高電子移動度トランジスタにおいて、ドレイン‐ソース間抵抗を小さくし、電力の損失を抑える。
【解決手段】トランジスタ２１は、ＧａＮ層２と、その上に形成されたＡｌＧａＮ層３と、ソース電極５、ドレイン電極６、ゲート電極７とを備えている。ＡｌＧａＮ層３は、アンドープのｕ−ＡｌＧａＮ層３ａと、ソース電極５及びドレイン電極６に接触する部位にｕ−ＡｌＧａＮ層３ａの厚みより薄くなるように形成され、キャリアを高濃度に含む高濃度ＡｌＧａＮ層２３ｂを有している。高濃度ＡｌＧａＮ層２３ｂはキャリアの濃度が高く厚みが薄いので、ドレイン電極６からソース電極５までの電流経路のうち、高濃度ＡｌＧａＮ層２３ｂの厚み方向の抵抗と、高濃度ＡｌＧａＮ層２３ｂとＧａＮ層２に発生する２次元電子ガス８との間の抵抗と、高濃度ＡｌＧａＮ層２３ｂと各電極５，６とのコンタクト抵抗が小さく、ドレイン‐ソース間抵抗が小さくなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、高耐圧、かつ低オン抵抗を実現する窒化ガリウム（ＧａＮ）及び窒化アルミニウム・ガリウム（ＡｌＧａＮ）系の高電子移動度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor: ＨＥＭＴ)に関するものである。

マイクロ波機器等に用いられる超高周波デバイスには、従来よりＧａＡｓ（ガリウム砒素）等の半導体材料が用いられている。このＧａＡｓは、Ｓｉ（シリコン）よりも電子移動度が高く、抵抗が低いものである。ＧａＡｓを用いた超高周波デバイスとしては、電子走行層であるＧａＡｓ層の上に電子供給層であるアルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）層を積み重ね、高い周波帯で動作可能に構成された高電子移動度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor: ＨＥＭＴ)が知られている。しかしながら、ＧａＡｓは、比較的、そのバンドキャップ（室温で１．４２ｅＶ）が狭く、降伏電圧が低い材料であり、上述のようなＧａＡｓ系半導体材料を用いた高電子移動度トランジスタにおいては、高電力を出力することが困難である。そのため、近年では、ＧａＡｓ系半導体材料に比べてバンドギャップが広く（ＧａＮのバンドギャップは室温で３．３６ｅＶ）、降伏電圧が高く、飽和電子ドリフト速度が速い、窒化ガリウム（ＧａＮ）及び窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）等のＧａＮ系半導体材料等を用いた高耐圧な高電子移動度トランジスタの開発が行われている。

図６（ａ）、（ｂ）は、ＧａＮ系半導体材料を用いた従来の高電子移動度トランジスタの一例を示す。図６（ａ）に示すように、この高電子移動度トランジスタ（以下、トランジスタと称する）８１は、基板８００上に、電子走行層であるアンドープのＧａＮ層８２と、ＧａＮ層８２の上に配置された電子供給層であるアンドープのｕ−ＡｌＧａＮ層８３とを積み重ねて構成されている。ｕ−ＡｌＧａＮ層８３の上部には、ソース電極８５及びドレイン電極８６と、ソース電極８５とドレイン電極８６の間に配置されたゲート電極８７とがそれぞれ設けられている。このトランジスタ８１のうち、ＧａＮ層８２とｕ−ＡｌＧａＮ層８３とが接触する界面付近には、いわゆる２次元電子ガス８８（2 Dimensional Electron Gas: ２ＤＥＧ）が発生している。すなわちトランジスタ８１は、電子が２次元電子ガス８８とＡｌＧａＮ層８３を通って移動することにより、図６（ｂ）に矢印Ｉで示すように、ドレイン電極８６からソース電極８５に電流が流れるように構成されている。

ここで、ドレイン電極８６からソース電極８５までの電流の経路において、図６（ｂ）に示すように、２次元電子ガス８８が発生した部位の抵抗をＲ_２ＤＥＧとし、ｕ−ＡｌＧａＮ層８３とソース電極８５及びドレイン電極８６との各コンタクト抵抗をＲｃ０とし、ｕ−ＡｌＧａＮ層８３の厚み方向の抵抗をＲｉ０とし、ｕ−ＡｌＧａＮ層８３と２次元電子ガス８８と間の抵抗をＲｂ０とすると、ドレイン電極８６とソース電極８５との間のドレイン‐ソース間抵抗Ｒｄｓ０は、次式のように示すことができる。

Ｒｄｓ０＝Ｒ_２ＤＥＧ＋２×（Ｒｃ０＋Ｒｉ０＋Ｒｂ０）

ところで、このような従来のトランジスタ８１は、ＧａＮ層８２とｕ−ＡｌＧａＮ層８３を用いることにより高耐圧であるという特性を有するが、ＧａＮ層８２とｕ−ＡｌＧａＮ層８３とは共にアンドープのものであるので、上述の電流の経路のうち、ｕ−ＡｌＧａＮ層８３の部分の抵抗と、ｕ−ＡｌＧａＮ層８３と２次元電子ガス８８と間の抵抗とが大きく、
Ｒｉ０，Ｒｃ０＞＞Ｒｂ１，Ｒ_２ＤＥＧ
となってしまう。すなわち、従来のトランジスタ８１では、２次元電子ガス８８が生じた部位の抵抗Ｒ_２ＤＥＧが小さいというメリットを十分に生かすことができず、ドレイン‐ソース間抵抗Ｒｄｓが大きくなってしまう。このように、ドレイン電極８６とソース電極８５との間の通電時のオン抵抗が大きいため、トランジスタ８１での電力の損失が大きくなってしまうという問題がある。

なお、特許文献１には、各電極及びＧａＮ層にそれぞれ接するようにｎ型半導体のコンタクト領域を設けた高電子移動度トランジスタが記載されている。このトランジスタにおいては、コンタクト領域のキャリア濃度は高濃度で、２次元電子ガスを走行する電子がコンタクト領域に移動しやすいように構成されており、抵抗の大きな中間層が電流経路に介在しないようにして、ドレイン‐ソース間抵抗を低減させている。しかしながら、電力の損失をできるだけ低減させるために、この特許文献１に記載されているような構造の高電子移動度トランジスタよりも、オン抵抗をさらに低減させることが望まれている。
特開２００５−２１７３６１号公報

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、ドレイン‐ソース間抵抗が小さく電力の損失を抑えることが可能な高電子移動度トランジスタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１の発明は、ＧａＮ（窒化ガリウム）層と、このＧａＮ層の上部に設けられ、ソース電極、ドレイン電極、及びゲート電極がそれぞれ接続されているＡｌＧａＮ（窒化アルミニウムガリウム）層とを有し、前記ＧａＮ層と前記ＡｌＧａＮ層の界面近傍に発生する２次元電子ガス(2 Dimensional Electron Gas : ２ＤＥＧ)を、前記ソース電極とドレイン電極との間を流れる電流の経路とする高電子移動度トランジスタにおいて、前記ＡｌＧａＮ層のうち、前記ソース電極及びドレイン電極とそれぞれ接触する部位に、前記ＧａＮ層に接するように、キャリアの濃度がそのＡｌＧａＮ層のうち他の部位よりも高い高濃度ＡｌＧａＮ層が形成されているものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記高濃度ＡｌＧａＮ層は、その厚みが、前記ＡｌＧａＮ層のうち前記高濃度ＡｌＧａＮ層ではない部位の厚みより薄く形成されているものである。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記ＧａＮ層のうち、前記高濃度ＡｌＧａＮ層に接触する部位に、キャリアの濃度がそのＧａＮ層のうち他の部位よりも高い高濃度ＧａＮ層が形成されているものである。

請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記ＧａＮ層のうち、前記高濃度ＡｌＧａＮ層に接触する部位に、キャリアの濃度がそのＧａＮ層のうち他の部位よりも高い高濃度ＧａＮ層が形成されているものである。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記ドレイン電極及び前記ソース電極は、前記ＡｌＧａＮ層と前記ＧａＮ層との境界近傍部位にも接触するように形成されているものである。

請求項１の発明によれば、ソース電極及びドレイン電極とそれぞれ接触する部位に、ＧａＮ層に接するように、電流が流れるときの抵抗が小さい高濃度ＡｌＧａＮ層が形成されているので、ドレイン‐ソース間の電流経路のうち、各電極とＡｌＧａＮ層とのコンタクト抵抗、ＡｌＧａＮ層部分の厚み方向の抵抗、及びＡｌＧａＮ層と２次元電子ガスとの間の抵抗がより小さくなる。従って、ドレイン‐ソース間抵抗が小さくなり、電力の損失を低減させることができる。

請求項２の発明によれば、ソース電極及びドレイン電極とそれぞれ接触する部位に、ＧａＮ層に接するように、電流が流れるときの抵抗が小さい高濃度ＡｌＧａＮ層が形成されており、かつ、その高濃度ＡｌＧａＮ層が、ＡｌＧａＮ層のうち高濃度ＡｌＧａＮ層ではない部位の厚みより薄く形成され、ソース電極とドレイン電極との間の電流経路のうち高濃度ＡｌＧａＮ層部分の経路が短くなる。従って、ドレイン‐ソース間の電流経路のうちＡｌＧａＮ層部分の抵抗がより小さくなり、ドレイン‐ソース間抵抗が小さくなり、電力の損失を低減させることができる。

請求項３の発明によれば、ソース電極及びドレイン電極とそれぞれ接触する部位に、ＧａＮ層に接するように、電流が流れるときの抵抗が小さい高濃度ＡｌＧａＮ層が形成されており、かつ、ＧａＮ層のうち、その高濃度ＡｌＧａＮ層に接触する部位には、キャリアの濃度が高く電流が流れるときの抵抗が小さい高濃度ＧａＮ層が形成されている。従って、ドレイン‐ソース間の電流経路のうち、ＡｌＧａＮ層部分の抵抗の大きさが小さくなると共に、ＡｌＧａＮ層と２次元電子ガスとの間を電流が流れるときの抵抗も小さくなるので、ドレイン‐ソース間抵抗がより小さくなり、電力の損失を低減させることができる。

請求項４の発明によれば、高濃度ＡｌＧａＮ層の厚みが薄く、かつ、ＧａＮ層のうち高濃度ＡｌＧａＮ層に接触する部位に高濃度ＧａＮ層が形成されている。従って、上述と同様に、ドレイン‐ソース間の電流経路のうち、ＡｌＧａＮ層部分と、ＡｌＧａＮ層と２次元電子ガスとの間の部分の抵抗の大きさがより小さくなるので、ドレイン‐ソース間抵抗がより小さくなり、電力の損失を低減させることができる。

請求項５の発明によれば、ドレイン電極及びソース電極が、ＡＬＧａＮ層とＧａＮ層との境界近傍部位にも接触するように形成されているので、ドレイン‐ソース間に電流が流れるとき、各電極からＡＬＧａＮ層とＧａＮ層との境界近傍にも直接その電流が流れる。従って、ドレイン‐ソース間抵抗がより小さくなり、電力の損失を低減させることができる。

以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る高電子移動度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor: ＨＥＭＴ、以下、トランジスタと称する）１を示す。図１（ａ）に示すように、このトランジスタ１は、例えばサファイヤ等の半絶縁性の基板１００上に、非導電性を有するアンドープのＧａＮ層２と、そのＧａＮ層２の上に配置され、ＧａＮ層２よりも広いバンドギャップを有するＡｌＧａＮ層３を備えている。ＡｌＧａＮ層３の上部には、ソース電極５及びドレイン電極６が互いに離れて配置されており、このソース電極８５とドレイン電極８６との間に、ゲート電極８７が配置されている。

このトランジスタ１において、ＡｌＧａＮ層３とＧａＮ層２はヘテロ接合（異種物質接合）しており、ＧａＮ層２とＡｌＧａＮ層３との界面近傍には、自発分極と界面応力に起因するピエゾ分極により、移動度の高い電子が高濃度に誘起されたいわゆる２次元電子ガス８（2 Dimensional Electron Gas: ２ＤＥＧ）が発生している。図１（ｂ）に矢印Ｉで示すように、電子がＡｌＧａＮ層３から２次元電子ガス８を経由して再びＡｌＧａＮ層３に移動することにより、ドレイン電極６からソース電極８５に電流が流れるように構成されている。このトランジスタ１は、２次元電子ガス８を経由して電流が流れることから、ドレイン電極６とソース電極５との間のドレイン‐ソース間抵抗が小さいという特徴を有しており、また、降伏電圧が高いＧａＮ系の材料を用いることにより、高電力を出力可能であるという特徴を有している。

本実施形態において、図１（ａ）に示すように、ＡｌＧａＮ層３のうち、ゲート電極７と接触する部位は、ほとんどキャリアを含まないアンドープのｕ−ＡｌＧａＮ層３ａである。そして、ＡｌＧａＮ層３のうち、ソース電極５及びドレイン電極６と接触する部位には、例えばシリコン等をドープしてＮ型のキャリアを高濃度に含む高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂが形成されている。この高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂは、ＧａＮ層２と接触するように形成されており、この高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂを介して、ソース電極５とＧａＮ層２、ドレイン電極６とＧａＮ層２とが上下方向に繋がるように構成されている。なお、このＡｌＧａＮ層３は、例えば、公知の方法を用いて次のようにして形成される。すなわち、先ず、ＧａＮ層２の上部にｕ−ＡｌＧａＮ層３ａを形成した後、ソース電極５及びドレイン電極６が設けられる部位の下方にあたるｕ−ＡｌＧａＮ層３ａがエッチングにより除去される。そして、ｕ−ＡｌＧａＮ層３ａが除去された部位に、高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂが形成されることにより、上述のように、ｕ−ＡｌＧａＮ層３ａと高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂとで構成されるＡｌＧａＮ層３が形成される。

ところで、このトランジスタ１のドレイン電極６からソース電極５に流れる電流の経路におけるドレイン‐ソース間抵抗Ｒｄｓ１は、図１（ｂ）に示すように、２次元電子ガス８を経由する部分の抵抗をＲ_２ＤＥＧとし、高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂとソース電極５及びドレイン電極６とのコンタクト抵抗をＲｃ１とし、高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂの厚み方向の抵抗をＲｉ１とし、高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂと２次元電子ガス８との間の抵抗をＲｂ１とすると、次式のように示すことができる。

Ｒｄｓ１＝Ｒ_２ＤＥＧ＋２×（Ｒｃ１＋Ｒｉ１＋Ｒｂ１）

ここで、本実施形態において、ドレイン‐ソース間を流れる電流は、アンドープのｕ−ＡｌＧａＮ層３ａと比較してキャリアの濃度が高い高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂを経由するので、高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂとソース電極５及びドレイン電極６との各コンタクト抵抗の大きさ、高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂの厚み方向の抵抗の大きさ、及び高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂと２次元電子ガス８と間の抵抗の大きさが、上述の従来のトランジスタ８１における各当該部位の抵抗の大きさと比較して小さくなる。従って、このトランジスタ１においては、ドレイン‐ソース間抵抗Ｒｄｓ１が従来のドレイン‐ソース間抵抗Ｒｄｓ０よりも小さくなり、電力の損失を低減させることができる。

次に、図２（ａ）、（ｂ）を参照しつつ、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態について、既述の実施形態と同様の構成部材のものには同一の符号を付し、既述の実施形態と相違する部分についてのみ説明する。図２（ａ）、（ｂ）は、第２の実施形態に係るトランジスタ２１を示す。第２の実施形態においては、このトランジスタ２１が、上述のトランジスタ１の高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂよりも厚みが薄い高濃度ＡｌＧａＮ層２３ｂを有している点が、上述の第１の実施形態と相違する。

図２（ａ）に示すように、トランジスタ２１の高濃度ＡｌＧａＮ層２３ｂは、ＡｌＧａＮ層３のうち、ソース電極５及びドレイン電極６とＧａＮ層２とを接続するような位置に配置されている。そして、高濃度ＡｌＧａＮ層２３ｂの厚みは、ＡｌＧａＮ層３のうち高濃度ＡｌＧａＮ層２３ｂではない部位である、アンドープのｕ−ＡｌＧａＮ層３ａの厚みよりも薄く形成されている。すなわち、このトランジスタ２１では、ソース電極５とドレイン電極６との間の電流経路のうち、高濃度ＡｌＧａＮ層２３ｂ部分の経路の長さが、上述の第１の実施形態と比較して短くなっている。このトランジスタ２１のドレイン電極６からソース電極５に流れる電流の経路におけるドレイン‐ソース間抵抗Ｒｄｓ２は、図２（ｂ）に示すように、高濃度ＡｌＧａＮ層２３ｂの厚み方向の抵抗をＲｉ２とすると、上述と同様に、次式のように示すことができる。

Ｒｄｓ２＝Ｒ_２ＤＥＧ＋２×（Ｒｃ１＋Ｒｉ２＋Ｒｂ１）

ここで、この高濃度ＡｌＧａＮ層２３ｂは、第１の実施形態の高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂの厚みよりも薄く、ソース電極５とドレイン電極６との間の電流経路のうち高濃度ＡｌＧａＮ層２３ｂ部分の経路の長さが短いので、高濃度ＡｌＧａＮ層２３ｂの厚み方向の抵抗Ｒｉ２は、トランジスタ１の高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂの厚み方向の抵抗Ｒｉ１よりも小さい。従って、このトランジスタ２１では、ドレイン電極６とソース電極５との間を流れる電流の経路のＡｌＧａＮ層３がキャリアの濃度が高い部位であることから、従来のトランジスタよりも電力の損失が少なくなり、そのうえ、高濃度ＡｌＧａＮ層２３ｂの厚みが薄く、ドレイン‐ソース間抵抗Ｒｄｓ２がトランジスタ１のドレイン‐ソース間抵抗Ｒｄｓ１よりも小さくなるので、さらに電力の損失が低減する。

次に、図３（ａ）、（ｂ）を参照しつつ、本発明の第３の実施形態について説明する。図３（ａ）、（ｂ）は、第３の実施形態に係るトランジスタ３１を示す。第３の実施形態においては、トランジスタ３１のＧａＮ層２の一部に、キャリアがその他の部位と比較して高濃度である高濃度ＧａＮ層３２ａが形成されている点が、上述の第１の実施形態と相違する。

図３（ａ）に示すように、高濃度ＧａＮ層３２ａは、ＧａＮ層２のうち、高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂに接触する部位に形成されている。この高濃度ＧａＮ層３２ａは、例えば、基板１００上に形成されたアンドープのＧａＮ層２に、イオン注入等により、シリコン等のキャリアをドープすることにより形成された、Ｎ型の半導体である。従って、このトランジスタ３１のドレイン電極６からソース電極５に流れる電流の経路におけるドレイン‐ソース間抵抗Ｒｄｓ３は、図３（ｂ）に示すように、高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂと、この高濃度ＧａＮ層３２ａの部位の２次元電子ガス８との間の抵抗をＲｂ２とすると、上述と同様に、次式のように示すことができる。

Ｒｄｓ３＝Ｒ_２ＤＥＧ＋２×（Ｒｃ１＋Ｒｉ１＋Ｒｂ２）

ここで、この高濃度ＧａＮ層３２ａは、ＧａＮ層２のうち高濃度ＧａＮ層３２ａではない部位よりもキャリアの濃度が高いので、電流が流れるときの抵抗が小さい。すなわち、このトランジスタ３１においては、高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂと２次元電子ガス８との間の抵抗Ｒｂ２が、上述のトランジスタ１の高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂと２次元電子ガス８との間の抵抗Ｒｂ１よりも小さくなる。従って、このトランジスタ３１では、高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂが設けられることにより従来のトランジスタよりも電力の損失が少なくなるうえに、ドレイン‐ソース間抵抗Ｒｄｓ３が、トランジスタ１のドレイン‐ソース間抵抗Ｒｄｓ１よりも小さくなることから、さらに電力の損失が低減する。

次に、図４（ａ）、（ｂ）を参照しつつ、本発明の第４の実施形態について説明する。図４（ａ）、（ｂ）は、第４の実施形態に係るトランジスタ４１を示す。図４（ａ）に示すように、このトランジスタ４１は、上述のトランジスタ３１と同様に、ＧａＮ層２に高濃度ＧａＮ層３２ａが設けられており、さらに、ＡｌＧａＮ層３には、上述のトランジスタ２１と同様に、厚みがｕ−ＡｌＧａＮ層３ａよりも薄い高濃度ＡｌＧａＮ層２３ｂが設けられているものである。すなわち、このトランジスタ４１のドレイン電極６からソース電極５に流れる電流の経路におけるドレイン‐ソース間抵抗Ｒｄｓ４は、図４（ｂ）に示すように、次式のように示すことができる。

Ｒｄｓ４＝Ｒ_２ＤＥＧ＋２×（Ｒｃ１＋Ｒｉ２＋Ｒｂ２）

ここで、このトランジスタ４１の高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂと２次元電子ガス８との間の抵抗Ｒｂ２は、上述のトランジスタ１の高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂと２次元電子ガス８との間の抵抗Ｒｂ１よりも小さく、また、高濃度ＡｌＧａＮ層２３ｂの厚み方向の抵抗Ｒｉ２は、トランジスタ１の高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂの厚み方向の抵抗Ｒｉ１よりも小さい。すなわち、このトランジスタ４１では、ドレイン‐ソース間抵抗Ｒｄｓ４が、上述のトランジスタ２１のドレイン‐ソース間抵抗Ｒｄｓ２や、トランジスタ３１のドレイン‐ソース間抵抗Ｒｄｓ３と比較して小さくなることから、さらに電力の損失が低減する。

次に、図５（ａ）、（ｂ）を参照しつつ、本発明の第５の実施形態について説明する。図５（ａ）、（ｂ）は、第５の実施形態に係るトランジスタ５１を示す。図５（ａ）に示すように、このトランジスタ５１は、上述のトランジスタ４１と同様に、ＧａＮ層２に高濃度ＧａＮ層３２ａが設けられ、かつ、ＡｌＧａＮ層３に、厚みがｕ−ＡｌＧａＮ層３ａよりも薄く、第２の実施形態の高濃度ＡｌＧａＮ層２３ｂと略同じ厚みの高濃度ＡｌＧａＮ層５３ｂが設けられているものであるが、上述とは異なり、高濃度ＡｌＧａＮ層５３ｂの側部の一部が例えばエッチング等により除去されており、高濃度ＧａＮ層３２ａの上面の一部が、ＡｌＧａＮ層３により覆われていない。そして、このトランジスタ５１において、ドレイン電極５６及びソース電極５５は、図に示すように、ＡｌＧａＮ層３の上方で高濃度ＡｌＧａＮ層５３ｂに接触するように、かつ、高濃度ＡｌＧａＮ層５３ｂと高濃度ＧａＮ層３２ａとの境界近傍部位にも接触するように形成されている。

このトランジスタ５１において、ドレイン電極５６からソース電極５５に電流が流れる際には、電流は、ソース電極５５から、ＡｌＧａＮ層３、２次元電子ガス８、及びＡｌＧａＮ層３を経由してドレイン電極５６に到達する経路の他に、ＡｌＧａＮ層３を経由せず、ソース電極５５から直接に、高濃度ＧａＮ層３２ａ、２次元電子ガス８を経由してドレイン電極５６に到達する経路を流れる。すなわち、このトランジスタ５１において、図５（ｂ）に示すように、ドレイン電極５６及びソース電極５５と高濃度ＧａＮ層３２ａとのコンタクト抵抗をＲｍとすると、各電極５５，５６から２次元電子ガス８までの電流経路中の抵抗は、高濃度ＡｌＧａＮ層５３ｂと各電極５５，５６とのコンタクト抵抗Ｒｃ１、高濃度ＡｌＧａＮ層５３ｂの厚み方向の抵抗Ｒｉ２、及び高濃度ＡｌＧａＮ層５３ｂと２次元電子ガス８との間の抵抗Ｒｂ２の合成抵抗を、コンタクト抵抗Ｒｍと並列にしたものになる。従って、このトランジスタ５１のドレイン‐ソース間抵抗Ｒｄｓ５は、次式のように示すことができる。

Ｒｄｓ５＝Ｒ_２ＤＥＧ＋２×
[(Ｒｃ１＋Ｒｉ２＋Ｒｂ２)×Ｒｍ/{(Ｒｃ１＋Ｒｉ２＋Ｒｂ２)＋Ｒｍ}］

ここで、[(Ｒｃ１＋Ｒｉ２＋Ｒｂ２)×Ｒｍ/{(Ｒｃ１＋Ｒｉ２＋Ｒｂ２)＋Ｒｍ}］は、Ｒｃ１＋Ｒｉ２＋Ｒｂ２よりも小さい。従って、トランジスタ５１では、ドレイン‐ソース間抵抗Ｒｄｓ５が、上述のトランジスタ４１のドレイン‐ソース間抵抗Ｒｄｓ４よりも小さくなり、さらに電力の損失が低減する。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で適宜に種々の変形が可能である。例えば、高濃度ＡｌＧａＮ層３ｂ，２３ｂ，５３ｂや、高濃度ＧａＮ層３２ａは、シリコンではなく、例えばＴｅや硫黄等をドープすることにより形成されたものでもよい。また、基板１００には、半絶縁性基板材料として、サファイヤではなく、例えばシリコンカーバイド等を用いてもよい。

（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る高電子移動度トランジスタの一例を示す構成図、（ｂ）はこのトランジスタのドレイン‐ソース間の抵抗を示す図。 （ａ）は本発明の第２の実施形態における高電子移動度トランジスタの構成図、（ｂ）はこのトランジスタのドレイン‐ソース間の抵抗を示す図。 （ａ）は本発明の第３の実施形態における高電子移動度トランジスタの構成図、（ｂ）はこのトランジスタのドレイン‐ソース間の抵抗を示す図。 （ａ）は本発明の第４の実施形態における高電子移動度トランジスタの構成図、（ｂ）はこのトランジスタのドレイン‐ソース間の抵抗を示す図。 （ａ）は本発明の第５の実施形態における高電子移動度トランジスタの構成図、（ｂ）はこのトランジスタのドレイン‐ソース間の抵抗を示す図。 （ａ）は従来の高電子移動度トランジスタの一例を示す構成図、（ｂ）はこのトランジスタのドレイン‐ソース間の抵抗を示す図。

符号の説明

１ 高電子移動度トランジスタ
２ ＧａＮ層
３ ＡｌＧａＮ層
３ｂ，２３ｂ，５３ｂ 高濃度ＡｌＧａＮ層
５，５５ ソース電極
６，５６ ドレイン電極
７ ゲート電極
８ ２次元電子ガス
３２ａ 高濃度ＧａＮ層
Ｉ 電流

Claims (5)

1. ＧａＮ（窒化ガリウム）層と、
   このＧａＮ層の上部に設けられ、ソース電極、ドレイン電極、及びゲート電極がそれぞれ接続されているＡｌＧａＮ（窒化アルミニウムガリウム）層とを有し、
   前記ＧａＮ層と前記ＡｌＧａＮ層の界面近傍に発生する２次元電子ガス(2 Dimensional Electron Gas : ２ＤＥＧ)を、前記ソース電極とドレイン電極との間を流れる電流の経路とする高電子移動度トランジスタにおいて、
   前記ＡｌＧａＮ層のうち、前記ソース電極及びドレイン電極とそれぞれ接触する部位に、前記ＧａＮ層に接するように、キャリアの濃度がそのＡｌＧａＮ層のうち他の部位よりも高い高濃度ＡｌＧａＮ層が形成されていることを特徴とする高電子移動度トランジスタ。
2. 前記高濃度ＡｌＧａＮ層は、その厚みが、前記ＡｌＧａＮ層のうち前記高濃度ＡｌＧａＮ層ではない部位の厚みより薄く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高電子移動度トランジスタ。
3. 前記ＧａＮ層のうち、前記高濃度ＡｌＧａＮ層に接触する部位に、キャリアの濃度がそのＧａＮ層のうち他の部位よりも高い高濃度ＧａＮ層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高電子移動度トランジスタ。
4. 前記ＧａＮ層のうち、前記高濃度ＡｌＧａＮ層に接触する部位に、キャリアの濃度がそのＧａＮ層のうち他の部位よりも高い高濃度ＧａＮ層が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の高電子移動度トランジスタ。
5. 前記ドレイン電極及び前記ソース電極は、前記ＡｌＧａＮ層と前記ＧａＮ層との境界近傍部位にも接触するように形成されていることを特徴とする請求項４に記載の高電子移動度トランジスタ。

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