(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
六方晶構造の窒化ガリウムの第１の半導体層（４）に、この結晶構造の［０００１］指数に一致するようなマグネシウム、カルシウム、亜鉛又はフッ素のイオン注入により、注入ゾーン（８）を形成する工程と、
前記第１の層と第２の層との間の境界面に電子ガス層（５）を形成するために、前記第１の半導体層上に前記第２の半導体層（６）を形成する工程と、
前記第２の半導体層（６）上に、前記注入ゾーン（８）に対して垂直に、コントロールゲート（７５）を形成する工程と
を有する、ヘテロ接合トランジスタ（１）の製造プロセスであって、
前記第１の半導体層に前記注入ゾーンを形成する前記工程は、前記第２の半導体層のゾーンに厚さ方向のガウス分布を有する注入密度ピークをもたらし、
前記製造プロセスは、
前記ガウス分布の注入密度ピークを有する前記第２の半導体層の前記ゾーンを除去する工程を更に有する
ヘテロ接合トランジスタ（１）の製造プロセス。
【請求項２】
前記注入ゾーン（８）の活性化アニール工程
を有する、請求項１記載のプロセス。
【請求項３】
前記第１の層が、（１１１）結晶方位を有するシリコン基板（２）上に配置される
請求項１又は請求項２記載のプロセス。
【請求項４】
前記イオン注入エネルギーが１ｋｅＶと１０ｋｅＶとの間である
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のプロセス。
【請求項５】
前記第２の半導体層（６）を形成する前記工程が、エピタキシャル成長によりこの層を成長させることを含む
請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のプロセス。
【請求項６】
前記第２の半導体層（６）を形成する前記工程が、イオン注入の前記工程よりも前にある
請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のプロセス。
【請求項７】
前記第２の半導体層（６）が６方晶構造を有し、前記注入工程が、この結晶構造の［０００１］指数に一致するように行われる
請求項６記載のプロセス。
【請求項８】
形成された前記第２の半導体層（６）が２元ＩＩＩ族の窒化物合金である
請求項６又は請求項７記載のプロセス。
【請求項９】
形成された前記第２の半導体層（６）が３元ＩＩＩ族の窒化物合金である
請求項６又は請求項７記載のプロセス。
【請求項１０】
前記第１の半導体層に形成された前記注入ゾーンが、前記第１及び第２の半導体層の間の境界面から始まる少なくとも１５ｎｍに等しい厚さに渡って、１０１６ｃｍ−３と１０１９ｃｍ−３との間のマグネシウム密度を有する
請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載のプロセス。
【請求項１１】
前記第１の半導体層に形成された前記注入ゾーンが、注入中に導入された不純物の総量の少なくとも３０％を含む
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワートランジスタ、特に、ＧａＮ半導体層を採用して高い電子移動度を有するヘテロ接合パワートランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ますます、より高い周波数で動作することが、多くの現在の又は将来の電子応用機器により必要とされ、又は、必要とされるであろう。これらの応用機器は、通信市場に限られるものではない。高い周波数範囲でのスイッチが、例えば、自動車及び地上の交通手段向けの車載電子機器、航空及び医療システム、又は、家庭でのオートメーションソリューションにおいて、やはり必要とされる。これらの応用機器の大部分は、１ＧＨｚに届く、更には、１ＧＨｚを超えるかもしれない周波数範囲で機能する（典型的には、５００Ｖと数ｋＶとの間の、頻繁に１０Ａと２００Ａとの間の電流を有する）高電力スイッチを必要とする。
【０００３】
歴史的には、高周波電力スイッチは、長い間、半導体チャネルに基づく電界効果トランジスタ（パワーＭＯＳＦＥＴ）を用いてきた。より低い周波数では、より高い電流密度にも耐えられることから、接合トランジスタ（サイリスタ、ＩＧＢＴなど）が好まれる。しかしながら、これらの各トランジスタの比較的に限られた降伏電圧のために、電力応用機器は、多くのトランジスタが直列に接続されることを必要とする。これらの直列トランジスタは、定常状態及びスイッチング状態（switching regimes）の両方において、相当の損失を生じる。
【０００４】
高周波電力スイッチの代わりとなるのが、用語「ヘテロ構造電界効果トランジスタ（ＨＦＥＴ）」でも示される、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）を用いることである。そのようなトランジスタは、異なるバンドギャップを有して境界面にポテンシャル井戸を形成する２つの半導体層の重ね合せを含む。電子はこの井戸に閉じ込められて２次元の電子ガスを形成する。耐電圧及び耐温度のために、広いエネルギーバンドギャップを有するこれらのトランジスタが選択される。
【０００５】
広いエネルギーバンドギャップを有するＨＥＭＴトランジスタの中でも、窒化ガリウムに基づくトランジスタはとても将来性がある。それらのエネルギーバンドギャップの広さが、従来の電子材料（Ｓｉ，ＳｉＧｅ，ＧａＡｓ，ＩｎＰ）よりも高い臨界電界、キャリア飽和速度、及び、（極限環境でも使用できる）優れた温度及び化学安定性につながっている。窒化ガリウム（ＧａＮ）の降伏電界は、このように２×１０６Ｖ／ｃｍよりも高く、それゆえ、１００Ｖよりも大きい降伏電圧を有する小さなトランジスタが作られることを簡単にする（５００ｎｍのＧａＮで充分である）。加えて、そのようなトランジスタは、境界面のガス中でのとても大きい電子移動度及び大きい電子密度のために、とても大きい電流密度が得られる。
【０００６】
窒化ガリウムは、３．３９ｅＶの広いエネルギーバンドギャップを有する。加えて、ＡｌＧａＮ，ＩｎＡｌＮ又はＩｎＧａＮのような３元合金は、エピタキシャル成長によりＧａＮを形成するための装置で簡単に作られる。窒化ガリウムに基づくＨＥＭＴトランジスタは、（半導体産業の基本的な基板である）シリコン基板上でやはり作られる。ＧａＮ ＨＥＭＴトランジスタは、それゆえ、例えばＳｉＣに基づくトランジスタよりも作るのがかなり安い。ＳｉＣに基づくトランジスタもやはり広いエネルギーバンドギャップを有するが、この材料を用いてヘテロ接合を作るのが難しく、エピタキシャル成長に必要な温度では標準的なシリコン基板上に作ることができず、それゆえ、その製造コストはひどく高くなり、その応用機器はとても限定される。
【０００７】
特に、コントロールシステムに不具合がある場合に回路を切り離すためのある種の応用機器に関しては、ノーマリオフ（normally-off）又はエンハンスメントモードのトランジスタ、すなわち、正のスイッチングしきい値電圧を有するトランジスタが用いられ、トランジスタはコントロール信号がないときにはオフのままである。
【０００８】
ソースとドレインとの間に形成された電子ガス層の本質的な伝導性の性質のために、デプレッション（depletion）モード又はノーマリオン（normally-on）タイプのヘテロ接合トランジスタを作るのは技術的により容易である。しかしながら、多くの製造プロセスが、エンハンスメントモードのヘテロ接合トランジスタを形成するために開発されてきた。
【０００９】
第１の手法によると、窒化ガリウムＧａＮの２元の層がエピタキシャル成長により作られ、次に、３元のＡｌＧａＮ層がエピタキシャル成長により作られる。これは、これらの層の間の境界面でヘテロ接合及び電子ガス層を形成するためである。次に、ＧａＮ層に注入ゾーン（implanted zone）を形成するために、（１００ｋｅＶよりも）高いエネルギーで、マグネシウムの形のｐ型不純物（dopants）が注入される。高い注入エネルギーは、十分な注入深さを成し遂げるために必要である。形成された注入ゾーンはしきい値電圧に影響を与えるので、不純物の深さ及び濃度は可能な限り最も高い正確さで限定されなくてはならない。不純物プロファイル（profile）を正確にコントロールするために、また、物質のチャネル注入の一つの軸に沿って注入することを避けるために、この注入はＡｌＧａＮ層の法線に対してとても正確な傾きでもって行われる。結晶構造との相互作用のために、注入はＧａＮとＡｌＧａＮとの間の境界面の下の数１００ｎｍの範囲にコントロールされた深さで調整される。注入プロファイルの例が図１に示される。注入プロファイルは、このように、実質的に深さ方向のガウス分布を有する。
【００１０】
マグネシウムが注入されたゾーンは、次に、高温アニールで活性化され、マグネシウムは、ＧａＮの結晶格子の中でＩＩＩ族元素と置換される。注入ゾーンがいったん活性化されると、注入ゾーンにより生じた電界が、ＧａＮ層とＡｌＧａＮ層との間の境界面に（キャリアが空乏化した）絶縁ゾーンを、注入ゾーンとは垂直に生じさせる。このように、正のしきい値電圧が印加されるまで、電子ガスはヘテロ接合において空乏化する。
【００１１】
高エネルギー注入工程は、ＧａＮ層及びＡｌＧａＮ層の構造において結晶欠陥を誘発する。これらの結晶欠陥を除去することは難しい。それらは注入不純物の活性化を妨げ、（それゆえに、トランジスタのしきい値電圧を変え、）ヘテロ接合における電子移動度を減少させる。残留する結晶欠陥は、また、半導体のバンドギャップに電子状態を形成し、トランジスタの動作を妨げる、キャリアのトラッピング効果（動的導通抵抗効果（dynamic conduction resistance effect））を生じさせる。
【００１２】
第２の手法によると、国際公開第２００５／０７０００９号は、
第１のＧａＮ層がエピタキシャル成長により形成され、
ｐ型不純物の（p-doped）注入ゾーンが第１のＧａＮ層中に高エネルギーで形成され、
第２のＧａＮ層が注入ゾーン及び第１のＧａＮ層の上にエピタキシャル成長により形成され、
ＡｌＧａＮ層が第２のＧａＮ層上にエピタキシャル成長により形成され、
ゲートがＡｌＧａＮ層の上に、注入ゾーンと垂直に形成される
製造プロセスを記載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第２００５／０７０００９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、このようにして得られたトランジスタは欠点を有する。特に、第１のＧａＮ層は前述した結果を伴う結晶欠陥をやはり含んでいる。
【００１５】
ヘテロ接合とＭＯＳＦＥＴとの混成トランジスタ（Hybrid heterojunction/MOSFET transistors）がやはり知られている。それらの製造プロセスは、エピタキシャル成長により、窒化ガリウムＧａＮの２元層と、ＡｌＧａＮの３元層とを形成し、これらの層の間の境界面にヘテロ接合及び電子ガス層を形成することを含む。次に、ゲート用の溝（gate trench）がＡｌＧａＮ層を貫いてＧａＮ層にまでエッチングされる。それゆえ、電子ガス層はゲート用の溝の高さで中断される。次に、マグネシウムの形のｐ型不純物が、ゲート用の溝の底でＧａＮ層に注入ゾーンを形成するために、（１００ｋｅＶよりも）高いエネルギーで注入される。次に、酸化膜層がゲート用の溝の側壁（wall）及び底を覆って成膜される。次に、溝の中に、層の積み重ね（a stack of layers）が成膜される。このように、ｐ型不純物の半導体ウェル（a p-doped semiconductor well）がゲートに対して垂直に設けられる。一方のチャネルと、他方のソース及びドレインとの間の電子ガス層を通る導電接合がやはり設けられる。高エネルギー注入工程は、ＧａＮ層のマグネシウムの注入ゾーンに結晶欠陥を再び誘発する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明はこれらの欠点の一つ以上を解決することを目的とする。本発明は、添付した特許請求の範囲で定義したようなヘテロ接合トランジスタの製造又は生産プロセスに関する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の他の特徴及び利点は、添付した図面を参照し、表示の形式で次に与えられる、まったく限定するものではない明細書から、よりはっきりと明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】確かな精度で注入プロファイルを保証する傾きでのイオン注入に関するグラフの例である。
【図２】本発明に係る生産プロセスの一例のいろいろな工程の間のヘテロ接合電界効果トランジスタの断面図である。
【図３】本発明に係る生産プロセスの一例のいろいろな工程の間のヘテロ接合電界効果トランジスタの断面図である。
【図４】本発明に係る生産プロセスの一例のいろいろな工程の間のヘテロ接合電界効果トランジスタの断面図である。
【図５】本発明に係る生産プロセスの一例のいろいろな工程の間のヘテロ接合電界効果トランジスタの断面図である。
【図６】六方晶系のＧａＮ結晶構造の透視図である。
【図７】トランジスタの製造プロセスの工程の後に得られるマグネシウムイオン注入のグラフの例である。
【図８】製造プロセスの他の工程の後の不純物濃度のグラフの他の例である。
【図９】本発明に係る製造プロセスの他の例のいろいろな工程の間のヘテロ接合電界効果トランジスタの断面図である。
【図１０】本発明に係る製造プロセスの他の例のいろいろな工程の間のヘテロ接合電界効果トランジスタの断面図である。
【図１１】本発明に係る製造プロセスの他の例のいろいろな工程の間のヘテロ接合電界効果トランジスタの断面図である。
【図１２】本発明に係る製造プロセスの他の例のいろいろな工程の間のヘテロ接合電界効果トランジスタの断面図である。
【図１３】本発明に係る製造プロセスの一例のいろいろな工程の間の他のタイプのヘテロ接合電界効果トランジスタの断面図である。
【図１４】本発明に係る製造プロセスの一例のいろいろな工程の間の他のタイプのヘテロ接合電界効果トランジスタの断面図である。
【図１５】本発明に係る製造プロセスの一例のいろいろな工程の間の他のタイプのヘテロ接合電界効果トランジスタの断面図である。
【図１６】本発明に係る製造プロセスの一例のいろいろな工程の間の他のタイプのヘテロ接合電界効果トランジスタの断面図である。
【図１７】フッ素イオン注入のグラフの例である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図２乃至図５は、本発明に係る製造プロセスの例のいろいろな工程の間のヘテロ接合電界効果トランジスタ１の概略断面図である。
【００２０】
図２は、基板２と、基板２上に位置するバッファ層３と、バッファ層３上に位置する窒化ガリウムＧａＮでできた第１の半導体層４と、第１の半導体層４上に位置するIII‐Ｖ族の第２の半導体層６と、層６上に位置するマスク８２とを備えた未完成のトランジスタ１を示す。電子ガスは、層６と層４との間の境界面でヘテロ接合により固有に形成される。明瞭性のために、電子ガスは、層４と層６との間の境界面での層５の形で図示される。
【００２１】
基板２は、絶縁体（insulator）であっても良いし、固有の（intrinsic）又は不純物を含む（doped）シリコンでできていても良い。基板２は典型的には（１１１）方位のシリコンが、下で詳述するように好ましくは用いられる。基板２は、典型的には、約６５０μｍ乃至１ｍｍの厚さを有していても良い。
【００２２】
基板２上に成膜されたバッファ層３は、基板２とＧａＮの第１の層４と間の格子を一致させ、この層４の機械的なストレスをコントロールするために、この基板とＧａＮの第１の層４との間の中継ぎ（intermediary）として働く。
【００２３】
層４は、典型的には、１００ｎｍと５μｍとの間の厚さを有していても良い。層４は、それ自体は知られた方法で、エピタキシャル成長によりバッファ層３上に形成されても良い。エピタキシャル成長は、形成される層４が、基板２の上面に対して法線を作る［０００１］指数（direction）の六方晶構造を有するように行われる。格子係数をより一致させるために、（１１１）方位のシリコン基板２を用いて、層４のエピタキシャル成長を促進する。
【００２４】
層６は第２の層４上に典型的には気相エピタキシャル成長により形成される。層６は用語「バリア」で一般的に示される。層６は、典型的には、例えばＡｌＧａＮのような３元のＩＩＩ族の窒化物合金、又は、例えばＡｌＮのような２元のＩＩＩ族の窒化物合金である。ＡｌＧａＮでできた層６は、ＧａＮでできた層４には特に適切であって、トランジスタ１を同じ装置に保持したままで、層４のエピタキシャル成長条件に関し、混合ガスに追加のアルミニウム前駆体を導入しながら、エピタキシャル成長工程を実行することでエピタキシャル成長による層６の成長は簡単に成し遂げられる。ＡｌＧａＮでできたそのような層６のエピタキシャル成長は、層６が基板２の上面に対して法線をつくる［０００１］指数の六方晶構造を有するように、有利には行われる。層４、６の各［０００１］指数はこのように一致する。層６は、５ｎｍと４０ｎｍとの間の厚さ、例えば、２５ｎｍの厚さを有する。図示していないが、層６は、層４上に形成された１〜３ｎｍの厚さの２元ＩＩＩ属の窒化物合金の層を有して、２元合金のこの層は３元ＩＩＩ属の窒化物合金の他の層で覆われるようにしても良い。
【００２５】
図３において、不純物が開口８１を通じて層４に注入される。注入は、（ｐ型不純物である）マグネシウム、カルシウム、亜鉛、又は、（電気陰性度が高い元素である）フッ素のイオン注入により行われる。この注入の間に、濃度が高い２つの注入ゾーン（層４内の注入ゾーン８及び層６内の注入ゾーン８３）が形成される。イオン注入は、層４、６の結晶構造の［０００１］指数に則して行われる。この注入方向のために、層４に到達するイオンはチャネルイオン（channeled ions）である。層４、６の結晶構造の［０００１］指数に対して、２度以下の角度、好ましくは１．５度以下の角度、有利には１度以下の角度をなす方向を有するイオン注入で、チャネル注入が得られることを実験が示している。このように、注入の方向が不正確であっても、又は、層４、６に関して形成された結晶構造の［０００１］指数に関して不正確であっても、チャネル注入を得ることができる。
【００２６】
図６は、ＧａＮ層４の六方晶構造の概略透視図である。ＧａＮの結晶構造は、結晶チャネル（crystal channels）を形成し、あたかもその中では、注入されたイオンとの相互作用が最小となり、注入されたイオンが所定のエネルギーでより深くまで注入されるようになる。加えて、ＧａＮは比較的高い原子密度を有し、結晶チャネルの周辺に集中する高い原子密度を誘発し、それゆえ、チャネルイオンの誘導（guidance）を促進する。
【００２７】
そのような注入方式がここでは用いられているが、一方で、それは、注入プロファイルのコントロールが不足する結果となるために、従来技術では避けられてきた。そのような深さ方向のチャネル注入（depthwise-channeled implantation）は、マグネシウム、カルシウム、亜鉛又はフッ素のイオンを用いると、特に有利である。これらのイオンは、それらが結晶チャネルを通過する間に、結晶構造の原子の電子と低いレベルでの相互作用をもたらす特別な原子番号を有している。そのようなイオンのチャネル注入は、従来技術に係る注入と比べると、層４のＧａＮの結晶構造に生じる結晶欠陥の数量を大幅に削減する。所定のイオン注入深さに関しては、比較的低い注入エネルギーが用いられても良い。そのような注入はまた、電子ガス層５の伝導特性をより少なく低下させる。マグネシウムイオンを用いることが特に有利であることが分かっている。特に、所定の注入エネルギーに関して、チャネル注入でのマグネシウムの注入深さは、従来技術に係る傾斜注入（inclined implantation）で得られる注入深さよりも数１０倍も大きい。
【００２８】
図７は、注入工程後の、深さの関数としての、また、層４の結晶構造の［０００１］指数の角度の関数としての、マグネシウム不純物濃度を示したグラフの例である。ここでは、注入は５ｋｅＶのエネルギーで行われた。
【００２９】
点線は、従来技術の方法に対応し、層４の結晶構造の［０００１］指数に対して７度の角度での注入に対応する。
【００３０】
実線は、本発明の実施に対応し、層４の結晶構造の［０００１］指数に対して０度の角度での注入に対応する。
【００３１】
本発明に係る実施では、ガウスタイプ（Gaussian type）の注入が（ここでは、約４０ｎｍの深さを超える）領域Ｐ１に作られる。この注入の一部分は、イオンが結晶構造に入るときの幾つかのイオンと原子との相互作用（表面原子との小さな衝突パラメータの衝突（impact parameter collisions））により、結晶欠陥により、自然酸化膜層により、及び、結晶の原子の熱的振動により説明されるかもしれない。この注入は、層６に注入ゾーン８３を生成する。
【００３２】
そのような注入領域Ｐ１は、例えば、１ｋｅＶと１０ｋｅＶとの間の注入エネルギーで観察されるかもしれない。この注入領域は、たぶんＡｌＧａＮの層６の厚さに実質的に対応するか（例えば、領域Ｐ１のピークの深さは１０ｋｅＶで１４ｎｍである）、層６よりもより小さい厚さである。
【００３３】
領域Ｐ１の深いところでは、ピークからの距離に伴い注入濃度が鋭く低下する。（ここでは４０ｎｍを超える）更に深いところでは、領域Ｐ２が、参照記号Ｌｉｍで示されるグラフ中の変曲点で始まるのが観察される。領域Ｐ２では注入濃度が徐々に低下する。注入の間に導入される不純物の総ドーズ量と比較して、当該不純物の３０〜４０％が（グラフ中で２つの破線で区切られたゾーンである）４０ｎｍと６００ｎｍとの間に注入される。それゆえ、比較的低い注入エネルギーが用いられているにも拘わらず、無視できない量の不純物が層４中に深さで、コントロールが容易なプロファイルで注入される。図示した例では、（典型的には５×１０１５ｃｍ−３以上の）無視できない不純物濃度が、領域Ｐ１のピークの深さの約５０倍の深さにまで観察される。有利には、注入された不純物量の少なくとも３０％が、領域Ｐ１の厚さの少なくとも３倍の厚さを有する領域Ｐ２に拡散される。使用可能な低い注入エネルギーのために、層４での注入は、より少ない数の結晶欠陥を生成する。
【００３４】
領域Ｐ１は、有利には、層６の厚さ以下の厚さを有する。（ここでは境界面ＩＦで示される）層５は、有利には、ゾーンＰ２に配置される。
【００３５】
領域Ｐ１及び領域Ｐ２のそれぞれの濃度は、注入量（implantation dose）のエネルギーに、エピタキシャル層中の欠陥密度に、自然酸化膜層に、及び、注入中の温度に依存する。
【００３６】
このように形成された注入ゾーン８は、有利には、１５ｎｍと８００ｎｍとの間の厚さを有する。注入ゾーン８は１０１６ｃｍ−３と１０１９ｃｍ−３との間の最大マグネシウム不純物濃度をたぶん有するであろう。ＧａＮ層中のｐ型の地の、又は、意図しない不純物濃度は通常は約１０１５ｃｍ−３である。注入ゾーン８のマグネシウム不純物濃度は、このように、（オフ状態で空乏である）この境界面ＩＦの電子密度に影響を与えるほど境界面ＩＦ近傍で十分に高く、（オン状態で）これらの電子の移動を妨げないほど十分に低い。
【００３７】
同様の結果がフッ素の注入でも得られる。図１７は、５ｋｅＶの注入エネルギーで得られた結果のグラフである。このグラフは、層４の結晶構造の［０００１］指数に対して、０度の角度での注入（実線）と、７度の角度での注入（点線）とが比較されるようにしている。０度の注入角度では、層４中で、参照記号Ｌｉｍにより特定される深さを超えて、高い密度が成し遂げられるチャネル注入が観察される。深さＬｉｍよりも浅い深さで注入された不純物濃度は、層４の結晶構造の［０００１］指数に対する７度の角度での注入よりも明らかにより大きい。
【００３８】
図４では、層６は有利には注入ゾーン８に対して垂直にエッチングされる。このエッチングは、注入ゾーン８３を除去し、注入ゾーン８に垂直な、層６の厚さを薄くするために行われる。エッチングの位置は、トランジスタ１のコントロールゲートが形成されるであろう位置に対応する。（例えば、ＡｌＧａＮの）バリア層の分極（polarization）の効果を減らすことにより電子ガスの分布密度（population）を減らすために、エッチング中に形成される溝は、ゲートがゾーン５１に近づけられるようにする。このことは、エンハンスメントモードの又はノーマリオフのトランジスタを得ることを容易にする。溝の底と、層４と層６との間の境界面との間の距離は、有利には、５ｎｍと１０ｎｍとの間である。更に、マスク８２が除去されて、層６の上面を露出させる。
【００３９】
絶縁ゾーン５１は層５中に、注入ゾーン８に対して垂直に形成される。注入ゾーン８の不純物により、及び、層６を薄くすることにより生成された電界の存在により、このゾーン５１は絶縁にされる。トランジスタ１はそれゆえゲートに印加されるコントロール信号がないときにはオフになる。
【００４０】
（マグネシウムの場合、典型的には、１０００℃と１４００℃との間の温度での）アニール工程が行われ、注入ゾーン８の不純物が層４の結晶構造の中に位置できるように、それらの不純物が活性化され、層４、６の結晶構造中で生じた残留欠陥（residual defects）が修復される。
【００４１】
注入不純物がフッ素のときは、注入により層４、６の結晶構造中に生じた残留欠陥を修復するために、アニール工程は単純なベーク（bake）（典型的には、４００℃と８００℃との間の温度でのベーク）に置き換えられる。
【００４２】
図５では、ソース７１、ドレイン７２及びゲート７５が層６上に、それ自体は知られた方法で作られる。絶縁層７６が層６上に、それ自体は知られた方法で作られる。ゲート７５が、溝の内側で、絶縁層７６上に作られる。層５は、トランジスタ１がオンのときに、ソースとドレインとの間の伝導を確保することを意図する。ゲート７５に印加されるこのトロール電圧は、トランジスタ１がオフかオンかを規定する。ゲート７５は、いろいろなタイプのもので良く、トランジスタ１の構造を変える必要がないように、例えば、ショットキー（Schottky）又はＭＩＳ（metal-insulator-semiconductors）タイプのもので良い。
【００４３】
オン状態での電流密度を大きくするために、ソース７１及びドレイン７２は（接合７３、７４で示される）層５に例えば接続されても良い。接続は、一方では、層６にソース及びドレインの金属を拡散することにより、他方では、層５とのトンネル効果を介して、良く知られた方法で成し遂げられても良い。初めは層６上に成膜されるソース及びドレインの金属は、例えば、アニール工程で層６中に拡散される。そのような金属は、低い仕事関数を有する、Ｔｉ又はＡｌであっても良い。アニールでは、例えば、ＴｉはＧａＮと反応してＴｉＮを形成する。厚さ数ｎｍの不純物濃度の高い領域（highly doped region）が得られ、層５とのトンネル効果を介してオーミックコンタクトが形成される。層６は、任意には、エッチングにより薄くされて、ソース及びドレインと同じ高さ（level with the source and drain）であっても良い。
【００４４】
図８は、ゲート７５を形成する工程の後の不純物濃度のグラフである。ガウス注入に対応する注入ゾーン８３は、主に、ゲート７５及び絶縁体７６によって置き換えられる。
【００４５】
製造プロセスはもちろん異なるように実施されても良い。注入は、例えば、ゲート形成前に、保護層（passivation layer）形成後に行われても良い。
【００４６】
また、ＧａＮ層４にチャネル注入を行い、エピタキシャル成長により層４の補完物（complement）を形成し、エピタキシャル成長により層６を形成することを想像することも可能である。
【００４７】
また、ＧａＮ層４に注入を行い、（エッチング又はエピタキシャル成長チャンバ（chamber）での昇華により）ガウス注入に対応する部分を除去し、この部分は次に犠牲層として用いられ、ゾーン５１の下の注入ゾーン８内のチャネル注入を保護するだけのために、層６を成膜することを想像することも可能である。
【００４８】
注入が進行するときに、欠陥が結晶構造に蓄積する。結晶チャネルの規則性を乱す結晶欠陥の出現により、チャネル注入は制限される。これらの乱れは、注入イオン濃度に上限を課す。この上限は、注入ゾーン８の不純物濃度よりも必ず大きい。
【００４９】
図９乃至図１２は、本発明に係る製造プロセスの他の例のいろいろな工程の間のヘテロ接合電界効果トランジスタ１の概略断面図である。
【００５０】
図９は、基板２と、基板２上に位置するバッファ層３と、バッファ層３上に位置する、窒化ガリウムＧａＮでできた第１の半導体層４と、層４上に位置する第２のＩＩＩ‐Ｖ族の半導体層６と、層６上に位置するマスク８４とを備える未完成のトランジスタ１を示す。電子ガスは、層６と層４との間の境界面でヘテロ接合により固有に形成され、層４と層６との間の境界面の層５の形で示される。ソース７１及びドレイン７２は層６上に形成される。絶縁保護層８４はやはり層６上に形成される。開口８５は、保護層８４中に配置される。
【００５１】
基板２は典型的にはシリコンでできていて、（１１１）方位のシリコンが好ましくは用いられる。基板２上に成膜されたバッファ層３はこの基板２とＧａＮの第１の層４との間の中継ぎとして働く。層４は、それ自体は知られた方法で、エピタキシャル成長によりバッファ層３上に形成されても良い。形成された層４は、基板２の上面に対して法線を作る［０００１］指数の六方晶構造を有する。
【００５２】
層６は、典型的には、基板２の上面に対して法線を作る［０００１］指数を有する、例えばＡｌＧａＮのような、３元のＩＩＩ族の窒化物合金である。
【００５３】
図１０では、ｐ型不純物又は電気陰性度の高いイオンが、開口８５を通して層４に注入される。注入は、マグネシウム、カルシウム、亜鉛又はフッ素のイオン注入により成し遂げられる。注入ゾーン８がこのように層４に形成され、注入ゾーン８３が層６に形成される。イオン注入は、層４の結晶構造の［０００１］指数に則して行われる。この注入方向のために、層４の不純物の注入はチャネル注入である。
【００５４】
図１１では、層６は有利には注入ゾーン８に対して垂直にエッチングされる。エッチングは、注入ゾーン８３を除去し、注入ゾーン８に垂直な、層６の厚さを薄くするために行われる。溝の底と、層４と層６との間の境界面との間の距離は、有利には、５ｎｍと１０ｎｍとの間である。絶縁ゾーン５１は層５中に、注入ゾーン８に対して垂直に形成される。（例えば、１２００℃と１４００℃との間の温度で）アニール工程が行われる。ソース７１及びドレイン７２は、一方では、アニール中に層６にソース及びドレインの金属を拡散することにより、他方では、層５とのトンネル効果により、（接合７３、７４で示される）層５に例えば接続されても良い。
【００５５】
図１２では、絶縁層７６及びゲート７３が、絶縁層７６上にそれ自体は知られた方法で作られる。
【００５６】
図１３乃至図１６は、本発明に係る製造プロセスの例のいろいろな工程の間のヘテロ接合とＭＯＳＦＥＴとの混成トランジスタ１の概略断面図である。トランジスタ１は、それが半導体接合タイプのチャネルを備え、このチャネルとソースとドレインとの間の伝導を伴う接合が電子ガスを介して成し遂げられるために混成（hybrid）と言われる。
【００５７】
図１３は、基板２と、基板２上に位置するバッファ層３と、バッファ層３上に位置する、窒化ガリウムＧａＮでできた第１の半導体層４と、層４上に位置する第２のＩＩＩ‐Ｖ族の半導体層６とを備える未完成のトランジスタ１を示す。電子ガスは、層６と層４との間の境界面でヘテロ接合により固有に形成され、層４と層６との間の境界面の層５の形で示される。ソース７１及びドレイン７２は、層６上に形成される。絶縁保護層８４はやはり層６上に形成される。開口８５は、保護層８４中に配置される。
【００５８】
基板２は典型的にはシリコンでできていて、（１１１）方位のシリコンが好ましくは用いられる。基板２上に成膜されたバッファ層３は、この基板２とＧａＮの第１の層４との間の中継ぎとして働く。層４は、それ自体は知られた方法で、エピタキシャル成長によりバッファ層３上に形成されても良い。形成された層４は、基板２の上面に対して法線を作る［０００１］指数の六方晶構造を有する。
【００５９】
層６は、典型的には、基板２の上面に対して法線を作る［０００１］指数を有する、例えばＡｌＧａＮのような、３元のＩＩＩ族の窒化物合金である。
【００６０】
図１４では、ｐ型不純物が開口８５を通して層４に注入される。注入は、マグネシウム、カルシウム又は亜鉛のイオン注入により成し遂げられる。注入ゾーン８がこのように層４に形成され、注入ゾーン８３が層６に形成される。イオン注入は、層４の結晶構造の［０００１］指数に則して行われる。この注入方向のために、層４の不純物の注入はチャネル注入である。
【００６１】
図１５では、層６を貫通して層４にまで入るエッチングが、注入ゾーン８に対して垂直に行われる。このエッチングにより形成された溝８６は、有利には、注入ゾーン８の中にまで拡がる。電子ガス層５は、それゆえ、この溝の高さで中断される。
【００６２】
（例えば、１０００℃と１４００℃との間の温度での）アニール工程が行われる。ソース７１及びドレイン７２は、一方では、アニールの間に層６にソース及びドレインの金属を拡散することにより、他方では、層５とのトンネル効果により、（接合７３、７４で示される）層５に例えば接続されても良い。
【００６３】
図１６では、絶縁層７６が溝８６の側壁及び底を覆って成膜され、ゲート７３が絶縁層７６上に成膜される。スタックゲート（gate stack）７５が次に絶縁層７６上及び溝内部に、それ自体は知られた方法で成膜される。
【００６４】
トランジスタ１は、このように、注入ゾーン８中でゲート７５に対して垂直に形成されたチャネルを備える。このチャネルにおける伝導は、それゆえ、半導体効果（semiconductor effect）により成し遂げられ、ゲート７５により印加される電界に依存する。チャネルとソース７１とドレイン７２との間の電子ガス層５における伝導のために、低い抵抗値がトランジスタ１のオン状態で得られる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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