(57)【要約】【課題】縦型構造を有しており窒化ガリウム系材料からなる電界効果トランジスタを提供する。【解決手段】窒化ガリウム系基板１３は、第１の転位密度より大きい転位密度を有する第１の領域１３ｃと、第１の転位密度より小さい転位密度を有する第２の領域１３ｄとを含む。窒化ガリウム系半導体領域１５は、第２の転位密度より大きい転位密度を有する第１の領域１５ｃと、第２の転位密度より小さい転位密度を有する第２の領域１５ｄとを含む。第１の領域１５ｃは第１の領域１３ａ上に位置しており、第２の領域１５ｄは第２の領域１３ｄ上に位置している。ソース電極１７およびショットキゲート電極１９は、窒化ガリウム系半導体領域１５の主面１５ａ上に設けられている。ドレイン電極２１は、窒化ガリウム系基板１３の他方の面１３ｂ上に設けられており、第１および第２の領域１３ｃ、１３ｄ上に位置している。【選択図】  図１
2007081154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面および他方の面を有しており、前記一方の面から前記他方の面に向かう方向に伸びており第１の転位密度より大きい転位密度を有する第１の領域と前記第１の転位密度より小さい転位密度を有する第２の領域とを含む窒化ガリウム系基板と、
前記窒化ガリウム系基板の前記第１の領域上に位置しており第２の転位密度より大きい転位密度を有する第１の領域と前記窒化ガリウム系基板の前記第２の領域上に位置しており前記第２の転位密度より小さい転位密度を有する第２の領域とを含んでおり、前記窒化ガリウム系基板の前記一方の面上に設けられた窒化ガリウム系半導体領域と、
前記窒化ガリウム系半導体領域の主面上に設けられたソース電極と、
前記窒化ガリウム系半導体領域の前記主面上に設けられたショットキゲート電極と、
前記窒化ガリウム系基板の前記第１および第２の領域上に位置しており前記窒化ガリウム系基板の前記他方の面上に設けられたドレイン電極と
を備え、
前記窒化ガリウム系半導体領域の前記第１の領域の導電率は、前記窒化ガリウム系半導体領域の前記第２の領域の導電率より大きく、
前記窒化ガリウム系半導体領域の前記第１および第２の領域は、それぞれ、前記窒化ガリウム系半導体領域の前記主面の第１および第２のエリアに現れており、
前記ソース電極は、前記窒化ガリウム系半導体領域の前記第２のエリアの第１の部分上に位置しており、
前記ゲート電極は、前記窒化ガリウム系半導体領域の前記第２のエリアの第２の部分上に位置しており、
前記第２のエリアの前記第２の部分は、前記第２のエリアの前記第１の部分と前記第１のエリアとの間に位置している、ことを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項２】
前記窒化ガリウム系半導体領域はチャネル層および電子障壁層を含み、
前記チャネル層はＡｌＸＩｎＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ＜１、０≦Ｙ≦１）から成り、
前記電子障壁層はＡｌＵＩｎＶＧａ１−Ｕ−ＶＮ（０≦Ｕ≦１、０≦Ｖ＜１）から成り、
前記ＡｌＵＩｎＶＧａ１−Ｕ−ＶＮのバンドギャップは、前記ＡｌＸＩｎＹＧａ１−Ｘ−ＹＮのバンドギャップより大きい、ことを特徴とする請求項１に記載された電界効果トランジスタ。
【請求項３】
前記窒化ガリウム系基板の前記第２の領域の前記第２の転位密度は、１×１０８ｃｍ−２以下である、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載された電界効果トランジスタ。
【請求項４】
前記窒化ガリウム系基板は、前記一方の面から前記他方の面に向かう方向に伸びており前記第１の転位密度より大きい転位密度を有する複数の第３の領域を含んでおり、
前記窒化ガリウム系基板の前記第１および第３の領域の内の任意の一領域は、前記窒化ガリウム系基板の前記第１および第３の領域の内の他の領域から前記窒化ガリウム系基板の前記第２の領域によって隔てられており、
前記窒化ガリウム系半導体領域は、前記窒化ガリウム系基板の前記第３の領域上にそれぞれ設けられた複数の第３の領域を含んでおり、
前記窒化ガリウム系半導体領域の前記第１および第３の領域の内の任意の一領域は、前記窒化ガリウム系半導体領域の前記第１および第３の領域の内の他の領域から前記窒化ガリウム系半導体領域の前記第２の領域によって隔てられている、ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載された電界効果トランジスタ。
【請求項５】
前記窒化ガリウム系半導体領域の前記主面上に設けられた別のソース電極と、
前記窒化ガリウム系半導体領域の前記主面上に設けられた別のショットキゲート電極と
を更に備え、
前記別のソース電極は、前記窒化ガリウム系半導体領域の前記第２のエリアの第３の部分上に位置しており、
前記別のショットキゲート電極は、前記窒化ガリウム系半導体領域の前記第２のエリアの第４の部分上に位置しており、
前記第２のエリアの前記第４の部分は、前記第２のエリアの前記第３の部分と前記窒化ガリウム系半導体領域の前記第１のエリアとの間に位置している、ことを特徴とする請求項４に記載された電界効果トランジスタ。
【請求項６】
前記窒化ガリウム系基板は窒化ガリウムから成る、ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載された電界効果トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界効果トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、ＧａＮ系高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）が記載されている。このトランジスタは横型構造を有している。ＨＥＭＴ構造のため高移動度の２次元電子ガスおよび高いシートキャリア濃度が得られるので、トランジスタを流れる電流の密度が高い。また、ＧａＮ系半導体といったワイドギャップ半導体を用いるので、高耐圧トランジスタが得られる。
【０００３】
非特許文献２には、優れた高出力性を有する縦型構造トランジスタが記載されている。この縦型トランジスタは、シリコン（Ｓｉ）半導体材料を用いており、また高パワー用に実用化されている。また、ＳｉＣ半導体材料を用いる縦型トランジスタの開発が、出力の向上および損失の低減といった性能に関してＳｉ系パワートランジスタよりも更なる高性能のＳｉＣ系トランジスタを得るために盛んに行われている。
【０００４】
特許文献１（特開２００１−１０２３０７号公報）には、ウエハ作製技術が記載されている。ウエハ板作製技術では、ファセット構造を利用して転位を集中させることによって低転位領域を形成する。この技術により、良質な窒化ガリウムウエハが作製される。この窒化ガリウムウエハを用いて、半導体レーザ素子が作製される。
【０００５】
特許文献２（特開２００３−１２４１１５号公報）および特許文献３（特開２００３−２７３４７０号公報）によれば、これらの基板を用いて半導体レーザ素子や窒化ガリウム系電子デバイスを作製する場合には、転位が集中しているコア領域を避けるようにデバイス構造を形成している。
【非特許文献１】「ＧａＮパワーデバイス技術」、応用物理７４巻、628(2005)
【非特許文献２】「ＳｉＣパワーデバイス技術」、応用物理７４巻、506(2005)
【特許文献１】特開２００１−１０２３０７号公報
【特許文献２】特開２００３−１２４１１５号公報
【特許文献３】特開２００３−２７３４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１に記載されている横型ＨＥＭＴでは、ソース電極、ゲート電極およびドレイン電極が半導体領域の一表面に配置される。このため、次のような技術的な課題がある。ドレイン電極とソース電極との間およびドレイン電極とゲート電極との間において十分な絶縁耐圧を得ることが容易ではない。また、半導体領域の一表面に三種類の電極を配置するので、面積効率を更に向上することは難しく、これ故に、電極の配置を改良することにより電流密度を高めることは容易ではない。さらに、半導体領域の一表面に三種類の電極を配置するので、トランジスタの動作中に生じる熱の放出する性能を向上することが容易ではない。
【０００７】
非特許文献２に記載されている縦型トランジスタでは、シリコン製縦型トランジスタより優れた特性の縦型トランジスタが求められている。ＳｉＣ製縦型トランジスタはその一候補である。ＳｉＣ製縦型トランジスタはＭＯＳ構造を有する。しかしながら、ＳｉＣ材料を用いて十分な実用性のＭＯＳ界面を得ることは容易ではない。
【０００８】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、縦型構造を有しており窒化ガリウム系材料からなる電界効果トランジスタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面によれば、電界効果トランジスタは、（ａ）一方の面および他方の面を有しており、前記一方の面から前記他方の面に向かう方向に伸びており第１の転位密度より大きい転位密度を有する第１の領域と前記第１の転位密度より小さい転位密度を有する第２の領域とを含む窒化ガリウム系基板と、（ｂ）前記窒化ガリウム系基板の前記第１の領域上に位置しており第２の転位密度より大きい転位密度を有する第１の領域と前記窒化ガリウム系基板の前記第２の領域上に位置しており前記第２の転位密度より小さい転位密度を有する第２の領域とを含んでおり、前記窒化ガリウム系基板の前記一方の面上に設けられた窒化ガリウム系半導体領域と、（ｃ）前記窒化ガリウム系半導体領域の主面上に設けられたソース電極と、（ｄ）前記窒化ガリウム系半導体領域の前記主面上に設けられたショットキゲート電極と、（ｅ）前記窒化ガリウム系基板の前記第１および第２の領域上に位置しており前記窒化ガリウム系基板の前記他方の面上に設けられたドレイン電極とを備え、前記窒化ガリウム系半導体領域の前記第１の領域の導電率は、前記窒化ガリウム系半導体領域の前記第２の領域の導電率より大きく、前記窒化ガリウム系半導体領域の前記第１および第２の領域は、それぞれ、前記窒化ガリウム系半導体領域の前記主面の第１および第２のエリアに現れており、前記ソース電極は、前記窒化ガリウム系半導体領域の前記第２のエリアの第１の部分上に位置しており、前記ゲート電極は、前記窒化ガリウム系半導体領域の前記第２のエリアの第２の部分上に位置しており、前記第２のエリアの前記第２の部分は、前記第２のエリアの前記第１の部分と前記第１のエリアとの間に位置している。
【００１０】
この電界効果トランジスタよれば、窒化ガリウム系領域の主面上に設けられたショットキゲート電極からの電界によって窒化ガリウム系領域内のチャネルの導電率が変調される。窒化ガリウム系領域の主面上のソース電極は、チャネル、窒化ガリウム系半導体領域の第１の領域および窒化ガリウム系基板を介して、窒化ガリウム系基板の他方の面上のドレイン電極に電気的に接続される。
【００１１】
本発明に係る電界効果トランジスタでは、前記窒化ガリウム系半導体領域はチャネル層および電子障壁層を含み、前記チャネル層はＡｌＸＩｎＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ＜１、０≦Ｙ≦１）から成り、前記電子障壁層はＡｌＵＩｎＶＧａ１−Ｕ−ＶＮ（０≦Ｕ≦１、０≦Ｖ＜１）から成り、前記ＡｌＵＩｎＶＧａ１−Ｕ−ＶＮのバンドギャップは前記ＡｌＸＩｎＹＧａ１−Ｘ−ＹＮのバンドギャップより大きい。
【００１２】
この電界効果トランジスタによれば、ショットキゲート電極からの電界は、チャネル層および電子障壁層の界面に形成される二次元電子ガスによるチャネルを変調することができる。
【００１３】
本発明に係る電界効果トランジスタでは、前記窒化ガリウム系基板の前記第２の領域の前記第２の転位密度は、１×１０８ｃｍ−２以下であることが好ましい。この電界効果トランジスタによれば、１×１０８ｃｍ−２以下の第２の領域を有する窒化ガリウム系基板を用いると、トランジスタのＯＮ特性およびＯＦＦ特性を向上できる。
【００１４】
本発明に係る電界効果トランジスタでは、前記窒化ガリウム系基板は、前記一方の面から前記他方の面に向かう方向に伸びており前記第１の転位密度より大きい転位密度を有する複数の第３の領域を含んでおり、前記窒化ガリウム系基板の前記第１および第３の領域の内の任意の一領域は、前記窒化ガリウム系基板の前記第１および第３の領域の内の他の領域から前記窒化ガリウム系基板の前記第２の領域によって隔てられており、前記窒化ガリウム系半導体領域は、前記窒化ガリウム系基板の前記第３の領域上にそれぞれ設けられた複数の第３の領域を含んでおり、前記窒化ガリウム系半導体領域の前記第１および第３の領域の内の任意の一領域は、前記窒化ガリウム系半導体領域の前記第１および第３の領域の内の他の領域から前記窒化ガリウム系半導体領域の前記第２の領域によって隔てられている。
【００１５】
この電界効果トランジスタによれば、第１の領域および複数の第３の領域を用いて、大電流を流せるトランジスタを提供できる。
【００１６】
好ましくは、前記窒化ガリウム系基板の前記第１および第３の領域は規則的に配列されていることが好ましい。ゲート電極の配置が規則的になり、デバイスの歩留まりが向上する。
【００１７】
本発明に係る電界効果トランジスタは、（ｆ）前記窒化ガリウム系半導体領域の前記主面上に設けられた別のソース電極と、（ｇ）前記窒化ガリウム系半導体領域の前記主面上に設けられた別のショットキゲート電極とを更に備え、前記別のソース電極は、前記窒化ガリウム系半導体領域の前記第２のエリアの第３の部分上に位置しており、前記別のショットキゲート電極は、前記窒化ガリウム系半導体領域の前記第２のエリアの第４の部分上に位置しており、前記第２のエリアの前記第４の部分は、前記第２のエリアの前記第３の部分と前記窒化ガリウム系半導体領域の前記第１のエリアとの間に位置している。
【００１８】
この電界効果トランジスタによれば、一つの第１の領域を２つのソース電極および２つのショットキゲート電極のための電流経路として利用できる。
【００１９】
本発明に係る電界効果トランジスタでは、前記窒化ガリウム系基板は窒化ガリウムから成ることが好ましい。この電界効果トランジスタによれば、低転位な第２の領域を有する窒化ガリウム基板を用いることができる。
【００２０】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明によれば、縦型構造を有しており窒化ガリウム系材料からなる電界効果トランジスタが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明の電界効果トランジスタに係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る窒化ガリウム系電界効果トランジスタを示す模式図である。図１には、窒化ガリウム系半導体電界効果トランジスタの理解を容易にするために座標系Ｓが描かれている。
【００２４】
電界効果トランジスタ１１は、窒化ガリウム系基板１３と、窒化ガリウム系半導体領域１５と、ソース電極１７と、ショットキゲート電極１９と、ドレイン電極２１とを備える。窒化ガリウム系基板１３は、一方の面１３ａおよび他方の面１３ｂを有しており、第１の転位密度より大きい転位密度を有する第１の領域１３ｃと、第１の転位密度より小さい転位密度を有する第２の領域１３ｄとを含む。第１の領域１３ｃは、一方の面１３ａから他方の面１３ｂに向かう方向（Ｚ軸の方向）に伸びている。第１の転位密度は、例えば、１×１０８ｃｍ−２程度である。
【００２５】
窒化ガリウム系半導体領域１５は、窒化ガリウム系基板１３の一方の面１３ａ上に設けられており、また第２の転位密度より大きい転位密度を有する第１の領域１５ｃと、第２の転位密度より小さい転位密度を有する第２の領域１５ｄとを含む。第１の領域１５ｃは窒化ガリウム系基板１３の第１の領域１３ｃ上に位置しており、第２の領域１５ｄは窒化ガリウム系基板１３の第２の領域１３ｄ上に位置している。第２の転位密度は、例えば、１×１０８ｃｍ−２程度である。
【００２６】
ソース電極１７は、窒化ガリウム系半導体領域１５の主面１５ａ上に設けられている。ショットキゲート電極１９は、窒化ガリウム系半導体領域１５の主面１５ａ上に設けられている。ドレイン電極２１は、窒化ガリウム系基板１３の他方の面１３ｂ上に設けられており、第１および第２の領域１３ｃ、１３ｄ上に位置している。ソース電極１７はＹ軸の方向に伸びている。また、ショットキゲート電極１９はＹ軸の方向に伸びている。ソース電極１７およびショットキゲート電極１９は、Ｘ軸の方向に配列されている。
【００２７】
窒化ガリウム系半導体領域１５の第１および第２の領域１５ｃ、１５ｄは、それぞれ、窒化ガリウム系半導体領域１５の主面１５ａの第１および第２のエリア１５ｅ、１５ｆに現れている。ソース電極１７は、窒化ガリウム系半導体領域１５の第２のエリア１５ｆの第１の部分１５ｇ上に位置している。ショットキゲート電極１９は、窒化ガリウム系半導体領域１５の第２のエリア１５ｆの第２の部分１５ｈ上に位置している。第２のエリア１５ｆの第２の部分１５ｈは、第２のエリア１５ｆの第１の部分１５ｇと第１のエリア１５ｅとの間に位置している。窒化ガリウム系半導体領域１５の第１の領域１５ｃの導電率は、窒化ガリウム系半導体領域１５の第２の領域１５ｄの導電率より大きい。窒化ガリウム系半導体領域１５の主面１５ａにおいて、第２のエリア１５ｆの第２の部分１５ｈは、第１のエリア１５ｅから離れている。また、第２のエリア１５ｆの第１の部分１５ｇは、第２のエリア１５ｆの第２の部分１５ｈから離れている。
【００２８】
この電界効果トランジスタ１１よれば、窒化ガリウム系半導体領域１５の主面１５ａ上に設けられたショットキゲート電極１９からの電界によって窒化ガリウム系半導体領域１５内のチャネルの導電率が変調される。窒化ガリウム系半導体領域１５の主面１５ａ上のソース電極１７は、チャネル、窒化ガリウム系半導体領域１５の第１の領域１５ｃおよび窒化ガリウム系基板１３を介して、窒化ガリウム系基板１３の他方の面１３ｂ上のドレイン電極２１に電気的に接続される。
【００２９】
この電界効果トランジスタ１１では、ソース電極１７およびショットキゲート電極１９が窒化ガリウム系部材１３、１５の一方の面上に設けられていると共に、ドレイン電極２１が窒化ガリウム系部材１３、１５の他方の面に設けられているので、電極の配置が容易でなる。また、ドレイン電極２１は窒化ガリウム系部材１３、１５によってソース電極１７およびゲート電極１９から隔てられているので、十分な絶縁耐圧を得ることができる。
【００３０】
ソース電極１７は窒化ガリウム系半導体領域１５に対してオーミック接触を成しており、ドレイン電極２１は、窒化ガリウム系基板１３に対してオーミック接触を成している。ソース電極１７およびドレイン電極２１の材料は、例えばＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ等を用いることができる。ゲート電極１９が窒化ガリウム系半導体領域１５の第２の領域１５ｄ上に位置しているので、良好なショットキ接触が得られる。ショットキゲート電極１９の材料は、例えばＮｉ／Ａｕ等を用いることができる。
【００３１】
本実施例の電界効果トランジスタ１１では、窒化ガリウム系基板１３の第１の領域１３ｃの導電率は、窒化ガリウム系基板１３の第２の領域１３ｄの導電率より大きい。必要な場合には、窒化ガリウム系基板１３は導電性を有することができる。窒化ガリウム系基板は、例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮのいずれかから成ることができる。窒化ガリウム系基板１３は、例えば窒化ガリウムから成ることができる。この窒化ガリウム基板によれば、低転位な第２の領域を有する窒化ガリウム基板を用いることができる。窒化ガリウム系基板１３がＧａＮからなるとき、第１の領域１３ｃの表面にはＮ面およびＧａ面の一方が現れており、第２の領域１３ｄの表面にはＮ面およびＧａ面の他方が現れている。
【００３２】
また、窒化ガリウム系半導体領域１５の第１の領域１５ｃの導電率は、窒化ガリウム系半導体領域１５の第２の領域１５ｄの導電率より大きい。窒化ガリウム系半導体領域１５は、例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮの少なくともいずれかから成ることができる。窒化ガリウム系半導体領域１５では、第１のエリア１５ｅにはＮ面およびIII族面（例えばＧａ面）の一方が現れており、第２のエリア１５ｆにはＮ面およびIII族面（例えばＧａ面）の他方が現れている。
【００３３】
例えば、電界効果トランジスタ１１では、窒化ガリウム系半導体領域１５はチャネル層２５および電子障壁層２７を含むことができる。チャネル層２５はＡｌＸＩｎＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ＜１、０≦Ｙ≦１）から成る。電子障壁層２７はＡｌＵＩｎＶＧａ１−Ｕ−ＶＮ（０≦Ｕ≦１、０≦Ｖ＜１）から成る。ＡｌＵＩｎＶＧａ１−Ｕ−ＶＮのバンドギャップはＡｌＸＩｎＹＧａ１−Ｘ−ＹＮのバンドギャップより大きい。
【００３４】
この電界効果トランジスタによれば、ショットキゲート電極１９からの電界は、チャネル層２５および電子障壁層２７の界面に形成される二次元電子ガス２９によるチャネルを変調することができる。例えば、チャネル層２５は電子障壁層２７と窒化ガリウム系基板１３との間に位置することができる。ゲート電極１９は電子障壁層２７に対してショットキ接合を成す。
【００３５】
電界効果トランジスタ１１では、窒化ガリウム系基板１３の第２の領域１３ｄの第２の転位密度は１×１０８ｃｍ−２以下であることが好ましい。１×１０８ｃｍ−２以下の第２の領域を有する窒化ガリウム系基板１３を用いると、トランジスタ１１のＯＮ特性およびＯＦＦ特性を向上できる。
【００３６】
窒化ガリウム系電界効果トランジスタ１１の一例として、
窒化ガリウム系基板１３：導電性ＧａＮ、厚み３５０μｍ
チャネル層２５：アンドープＧａＮ、厚み４μｍ
電子障壁層２７：アンドープＡｌＧａＮ、厚み３０ｎｍ
ソース電極１７：Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ
ゲート電極１９：Ｎｉ／Ａｕ
ドレイン電極２１：Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ
である。
【００３７】
図１を参照すると、電界効果トランジスタ１１は、別のソース電極３１および別のショットキゲート電極３３を更に備える。別のソース電極３１は、窒化ガリウム系半導体領域１５の主面１５ａ上に設けられている。別のショットキゲート電極３３は、窒化ガリウム系半導体領域１５の主面１５ａ上に設けられている。
別のソース電極３１は、窒化ガリウム系半導体領域１５の第２のエリア１５ｆの第３の部分１５ｉ上に位置している。別のショットキゲート電極３３は、窒化ガリウム系半導体領域１５の第２のエリア１５ｆの第４の部分１５ｊ上に位置している。第２のエリア１５ｆの第４の部分１５ｊは、第２のエリア１５ｆの第３の部分１５ｉと窒化ガリウム系半導体領域１５の第１のエリア１５ｅとの間に位置している。
【００３８】
この電界効果トランジスタ１１によれば、一つの第１の領域１５ｃを２つのソース電極１７、３１および２つのショットキゲート電極１９、３３のための電流経路として利用できる。
【００３９】
図２を参照しながら、窒化ガリウム系電界効果トランジスタ１１の一例としてｎチャネル高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）の動作を説明する。図２（Ａ）は、オン状態の窒化ガリウム系ＨＥＭＴを示す図面である。図２（Ｂ）は、オフ状態の窒化ガリウム系ＨＥＭＴを示す図面である。図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示されたトランジスタの構造の理解を容易にするために、図１に示されたトランジスタ１１の参照番号が付されている。
【００４０】
図２（Ａ）には、導通状態の窒化ガリウム系ＨＥＭＴが示されている。ソース電極１９、３１とドレイン電極２１との間には、電圧ＶＤが印加されている。ゲート電圧ＶＧがトランジスタのしきい値電圧ＶＴＨを越えるとき、例えば、０ボルトのとき、ショットキ接合に起因する空乏層Ｄｅｐ１は、電子障壁層の表層にのみ形成され、電子障壁層とチャネル層との界面を越える程度の深さにまで至らない。故に、電子障壁層とチャネル層との界面には、二次元電子ガスが形成される。ソース電極１７、３１からの電子は、二次元電子ガスによりチャネルを経由して第１の領域１５ｃに至る。さらに、これらの電子は第１の領域１５ｃおよび第１の領域１３ｃを通ってドレイン電極２１に流れ込む。特に、導電性を有する基板を用いると、チャネルからの電子は第１の領域１５ｃを通って基板１３の全体に広がりドレイン電極２１に流れ込む。
【００４１】
図２（Ｂ）には、非導通状態の窒化ガリウム系ＨＥＭＴが示されている。ソース電極１７とドレイン電極２１との間には、電圧ＶＤが印加されているけれども、ゲート電圧ＶＧがトランジスタのしきい値電圧ＶＴＨを越えないとき、例えば−５ボルトのとき、ショットキ接合に起因する空乏層Ｄｅｐ２は、電子障壁層とチャネル層との界面を越える程度の深さにまで到達する。故に、ゲート電極直下における電子障壁層とチャネル層との界面には、二次元電子ガスが存在しない。空乏層によるポテンシャル障壁は大きく、このポテンシャル障壁はソース電極１７、３１の電子の流れを阻止する。したがって、窒化ガリウム系ＨＥＭＴは、ソース電極１７、３１の電子が第１の領域１５ｃに至る伝導路を有していない。
【００４２】
（第２の実施の形態）
図３（Ａ）は、本実施の形態に係る窒化ガリウム系電界効果トランジスタのための半導体チップの一部分を示す平面図である。図３（Ｂ）は、I−I線に沿ってとられた断面図である。図３（Ａ）および図３（Ｂ）には、第１の実施の形態と同様に座標系Ｓが描かれている。
【００４３】
電界効果トランジスタ４１は、窒化ガリウム系基板４３と、窒化ガリウム系半導体領域４５と、ソース電極４７ａ、４７ｂ、４７ｃと、ショットキゲート電極４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄと、ドレイン電極５１とを備える。窒化ガリウム系基板４３は、一方の面４３ａおよび他方の面４３ｂを有しており、第１の転位密度より大きい転位密度を有する第１および第３の領域４３ｃ、４３ｅと、第１の転位密度より小さい転位密度を有する第２の領域４３ｄ、４３ｆ、４３ｇとを含む。第１および第３の領域４３ｃ、４３ｅの各々はＹ軸およびＺ軸の方向に伸びている。第１の領域４３ｃは第２の領域４３ｄと４３ｆとの間に位置しており、第３の領域４３ｅは第２の領域４３ｆと４３ｇとの間に位置している。
【００４４】
窒化ガリウム系半導体領域４５は、窒化ガリウム系基板４３の一方の面４３ａ上に設けられており、また第２の転位密度より大きい転位密度を有する第１および第３の領域４５ｃ、４５ｅと、第２の転位密度より小さい転位密度を有する第２の領域４５ｄ、４５ｆ、４５ｇとを含む。第１および第３の領域４５ｃ、４５ｅは、それぞれ、窒化ガリウム系基板４３の第１および第３の領域４３ａ、４３ｅ上に位置しており、第２の領域４５ｄ、４５ｆ、４５ｇは窒化ガリウム系基板４３の第２の領域４３ｄ、４３ｆ、４３ｇ上に位置している。
【００４５】
ソース電極４７ａ、４７ｂ、４７ｃは、窒化ガリウム系半導体領域４５の主面４５ａ上に設けられている。ショットキゲート電極４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄは、窒化ガリウム系半導体領域４５の主面４５ａ上に設けられている。ドレイン電極６１は、窒化ガリウム系基板４３の他方の面４３ｂ上に設けられており、第１〜第３の領域４３ｃ〜４３ｇ上に位置している。ソース電極４７ａ、４７ｂ、４７ｃの各々はＹ軸の方向に伸びている。また、ショットキゲート電極４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄの各々はＹ軸の方向に伸びている。ソース電極４７ａ、４７ｂ、４７ｃおよびショットキゲート電極４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄは、Ｘ軸の方向に配列されている。
【００４６】
窒化ガリウム系半導体領域４５の第１の領域４５ｃ、４５ｅおよび第２の領域４５ｄ、４５ｆ、４５ｇは、それぞれ、窒化ガリウム系半導体領域１５の主面４５ａの第１のエリア４６ｃ、４６ｅおよび第２のエリア４６ｄ、４６ｆ、４６ｇに現れている。ソース電極４７ａ、４７ｂ、４７ｃは、窒化ガリウム系半導体領域４５の第２のエリア４６ｄ、４６ｆ、４６ｇにおける各第１の部分上に位置している。ショットキゲート電極４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄは、窒化ガリウム系半導体領域４５の第２のエリア４６ｄ、４６ｆ、４６ｇにおける第２の部分上に位置している。第２のエリア４６ｄにおける第２の部分（ゲート電極４９ｂが搭載される）は、第２のエリア４６ｄにおける第１の部分（ソース電極４７ｂが搭載される）と第１のエリア４６ｃとの間に位置している。第２のエリア４６ｆにおける第２の部分（ゲート電極４９ａが搭載される）は、第２のエリア４６ｆにおける第１の部分（ソース電極４７ａが搭載される）と第１のエリア４６ｃとの間に位置している。第２のエリア４６ｆにおける第２の部分（ゲート電極４９ｃが搭載される）は、第２のエリア４６ｆにおける第１の部分（ソース電極４７ａが搭載される）と第１のエリア４６ｅとの間に位置している。第２のエリア４６ｇにおける第２の部分（ゲート電極４９ｄが搭載される）は、第２のエリア４６ｇにおける第１の部分（ソース電極４７ｃが搭載される）と第１のエリア４６ｅとの間に位置している。窒化ガリウム系半導体領域４５の第１および第３の領域４５ｃ、４５ｅの導電率は、窒化ガリウム系半導体領域４５の第２の領域４５ｄ、４５ｆ、４５ｇの導電率より大きい。窒化ガリウム系半導体領域４５の主面４５ａにおいて、第２のエリア４６ｄ、４６ｆ、４６ｇの各々における第２の部分は、第１のエリア４６ｃ、４６ｅから離れている。また、第２のエリア４５ｄ、４５ｆ、４５ｇの第１の部分は、第２のエリア４６ｄ、４６ｆ、４６ｇの第２の部分から離れている。
【００４７】
この電界効果トランジスタ４１よれば、窒化ガリウム系半導体領域４５の主面４５ａ上に設けられたショットキゲート電極４９ａ〜４９ｄからの電界によって窒化ガリウム系半導体領域４５内のチャネルの導電率が変調される。窒化ガリウム系基板４３の他方の面４３ｂ上のドレイン電極５１は、窒化ガリウム系基板４３、窒化ガリウム系半導体領域４５の第１および第３の領域４５ｃ、４３ｅ並びにチャネルを介して、窒化ガリウム系半導体領域４５の主面４５ａ上のソース電極４７ａ〜４７ｃに電気的に接続される。第１および第３の領域４５ｃ、４３ｅを用いて、大電流を流せるトランジスタを提供できる。
【００４８】
好ましくは、窒化ガリウム系基板４３の第１および第３の領域４３ｃ、４３ｅは規則的に配列されていることが好ましい。ショットキゲート電極４９ａ〜４９ｄの配置が規則的になり、デバイスの歩留まりが向上する。
【００４９】
例えば、電界効果トランジスタ４１では、窒化ガリウム系半導体領域４５はチャネル層６５および電子障壁層６７を含むことができる。チャネル層６５はＡｌＸＩｎＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ＜１、０≦Ｙ≦１）から成る。電子障壁層６７はＡｌＵＩｎＶＧａ１−Ｕ−ＶＮ（０≦Ｕ≦１、０≦Ｖ＜１）から成る。ＡｌＵＩｎＶＧａ１−Ｕ−ＶＮのバンドギャップはＡｌＸＩｎＹＧａ１−Ｘ−ＹＮのバンドギャップより大きい。この電界効果トランジスタによれば、ショットキゲート電極４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄは、それぞれ、チャネル層６５および電子障壁層６７の界面に形成される二次元電子ガス６９ａ、６９ｂ、６９ｃ、６９ｄによるチャネルを変調する。
【００５０】
窒化ガリウム系電界効果トランジスタ４１は、窒化ガリウム系半導体領域４５の表面に露出した第１および第３の領域４５ｃ、４５ｅがソース電極４７ａ、４７ｂ、４７ｃに電気的に接続されることを防ぐための絶縁膜５５を更に含む。この絶縁膜５５は、ソース電極４７ａ、４７ｂ、４７ｃに接続される導電体が第１のエリア４６ｃ、４６ｅ（第１および第３の領域４５ｃ、４５ｅ）上を通過する位置に設けられる。また、窒化ガリウム系電界効果トランジスタ４１は、窒化ガリウム系半導体領域４５の表面に露出した第１および第３の領域４５ｃ、４５ｅ（第１のエリア４６ｃ、４６ｅ）がゲート電極４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄに電気的に接続されることを防ぐための絶縁膜５７を更に含む。この絶縁膜５７は、ゲート電極４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄに接続される導電体が第１および第３の領域４５ｃ、４５ｅ上を通過する位置に設けられる。
【００５１】
（第３の実施の形態）
図４（Ａ）は、本実施の形態に係る窒化ガリウム系電界効果トランジスタのための半導体チップの一部分を示す平面図である。図４（Ｂ）は、II−II線に沿ってとられた断面図である。図４（Ａ）および図４（Ｂ）には、第１の実施の形態と同様に座標系Ｓが描かれている。
【００５２】
電界効果トランジスタ７１は、窒化ガリウム系基板７３と、窒化ガリウム系半導体領域７５と、ソース電極７７と、ショットキゲート電極７９ａ、７９ｂ、７９ｃ、７９ｄと、ドレイン電極８１とを備える。窒化ガリウム系基板７３は、一方の面７３ａおよび他方の面７３ｂを有しており、第１の転位密度より大きい転位密度を有する第１および第３の領域７３ｃ、７３ｅ、７３ｆ、７３ｇと、第１の転位密度より小さい転位密度を有する第２の領域７３ｄとを含む。第１および第３の領域７３ｃ、７３ｅ、７３ｆ、７３ｇの各々はＺ軸の方向に伸びている。第１および第３の領域７３ｃ、７３ｅ、７３ｆ、７３ｇは第２の領域７３ｄに囲まれている、第１および第３の領域７３ｃ、７３ｅ、７３ｆ、７３ｇの任意の一つはその他から第２の領域７３ｄによって隔てられている。本実施例では、窒化ガリウム系基板７３の第１および第３の領域７３ｃ、７３ｅ、７３ｆ、７３ｇは、Ｘ方向およびＹ方向にアレイ状に配列されている。
【００５３】
窒化ガリウム系半導体領域７５は、窒化ガリウム系基板７３の一方の面７３ａ上に設けられており、また第２の転位密度より大きい転位密度を有する第１の領域７５ｃ、７５ｅ〜７５ｇと第２の転位密度より小さい転位密度を有する第２の領域７５ｄとを含む。第１および第３の領域７５ｃ、７５ｅ〜７５ｇは、それぞれ、窒化ガリウム系基板７３の第１および第３の領域７３ｃ、７５ｅ〜７３ｇ上に位置しており、第２の領域７５ｄは窒化ガリウム系基板７３の第２の領域７３ｄ上に位置している。窒化ガリウム系半導体領域７５の第１および第３の領域７５ｃ、７５ｅ、７５ｆ、７５ｇの導電率は、窒化ガリウム系半導体領域７５の第２の領域７５ｄの導電率より大きい。また、窒化ガリウム系半導体領域７５の第１および第３の領域７５ｃ、７５ｅ、７５ｆ、７５ｇは、Ｘ方向およびＹ方向にアレイ状に配列されている。
【００５４】
ソース電極７７は、窒化ガリウム系半導体領域７５の主面７５ａ上に設けられている。ショットキゲート電極７９ａ、７９ｂ、７９ｃ、７９ｄは、窒化ガリウム系半導体領域７５の主面７５ａ上に設けられている。ドレイン電極８１は、窒化ガリウム系基板７３の他方の面７３ｂ上に設けられており、第１および第３の領域７３ｃ、７３ｅ、７３ｆ、７３ｇ上に位置している。ショットキゲート電極７９ａ、７９ｂ、７９ｃ、７９ｄは、それぞれ、第１および第３の領域７３ｃ、７３ｅ、７３ｆ、７３ｇに対応付けられている。ショットキゲート電極７９ａ、７９ｂ、７９ｃ、７９ｄの各々は、少なくとも一つの開口を有しており、第１および第３の領域７３ｃ、７３ｅ、７３ｆ、７３ｇの少なくともいずれかが、対応するショットキゲート電極の開口に位置合わせされている。ショットキゲート電極７９ａ、７９ｂ、７９ｃ、７９ｄの各々の内縁は、第１〜第３の領域７３ｃ、７３ｄ、７３ｅ、７３ｆ、７３ｇから離れている。また、ショットキゲート電極７９ａ、７９ｂ、７９ｃ、７９ｄの各々の外縁は、ソース電極７７から離れている。ショットキゲート電極７９ａ、７９ｂ、７９ｃ、７９ｄは、Ｘ軸およびＹ軸の方向に配列されている。窒化ガリウム系半導体領域７５の主面７５ａにおいて、第１〜第３の領域７３ｃ、７３ｄ、７３ｅ、７３ｆ、７３ｇの任意の一領域上の点からソース電極７７に至る経路は、ゲート電極のいずれかと交差する。
【００５５】
この電界効果トランジスタ７１よれば、窒化ガリウム系半導体領域７５の主面７５ａ上に設けられたショットキゲート電極７９ａ、７９ｂ、７９ｃ、７９ｄからの電界によって窒化ガリウム系半導体領域７５内のチャネルの導電率が変調される。窒化ガリウム系基板７３の他方の面７３ｂ上のドレイン電極８１は、窒化ガリウム系基板７３、窒化ガリウム系半導体領域７５の第１および第３の領域７５ｃ、７５ｅ〜７５ｇ並びにチャネルを介して、窒化ガリウム系半導体領域７５の主面７５ａ上のソース電極７７に電気的に接続される。第１および第３の領域７５ｃ、７３ｅ、７５ｆ、７５ｇを用いて、大電流を流せるトランジスタを提供できる。
【００５６】
好ましくは、窒化ガリウム系基板４３の第１および第３の領域７３ｃ、７３ｅ〜７３ｇは規則的に配列されていることが好ましい。ゲート電極７９ａ〜７９ｄの配置が規則的になり、デバイスの歩留まりが向上する。
【００５７】
例えば、電界効果トランジスタ７１では、窒化ガリウム系半導体領域７５はチャネル層８５および電子障壁層８７を含むことができる。チャネル層８５はＡｌＸＩｎＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ＜１、０≦Ｙ≦１）から成る。電子障壁層８７はＡｌＵＩｎＶＧａ１−Ｕ−ＶＮ（０≦Ｕ≦１、０≦Ｖ＜１）から成る。ＡｌＵＩｎＶＧａ１−Ｕ−ＶＮのバンドギャップはＡｌＸＩｎＹＧａ１−Ｘ−ＹＮのバンドギャップより大きい。この電界効果トランジスタによれば、ショットキゲート電極７９ａ〜７９ｄは、それぞれ、チャネル層８５および電子障壁層８７の界面に形成される二次元電子ガス８９によるチャネルを変調する。
【００５８】
窒化ガリウム系電界効果トランジスタ７１は、ゲート電極７９ａ〜７９ｄがソース電極７７に電気的に接続されることを防ぐための絶縁膜８５を更に含む。この絶縁膜８５は、ゲート電極７９ａ〜７９ｄの各々とソース電極７７との間に設けられる。
(実施例１)
平均転位密度が２×１０５ｃｍ−２の低転位領域を有する窒化ガリウムウエハを準備する。この窒化ガリウムウエハは、厚さ３５０μｍ、自由電子濃度４×１０１８ｃｍ−３であり、ｎ型を示す。この窒化ガリウムウエハは、１０μｍ〜１ｍｍの範囲のいずれかのピッチで配列されたストライプ状の高転位領域(以下、この実施例でコア領域と称する)を有する。この実施例では、０．５ｍｍ間隔のストライプ状コア領域を有するウエハを用いる。有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を用いて、アンドープＧａＮ膜およびアンドープＡｌＸＧａ１−ＸＮ膜（例えばＸ＝０．２５）を窒化ガリウムウエハ上に堆積する。アンドープＧａＮ膜の厚さは、例えば４μｍであり、アンドープＡｌＸＧａ１−ＸＮ膜の厚さは、例えば３０ｎｍである。これらの工程により、ヘテロ構造電界効果トランジスタ（ＨＦＥＴ）のためのエピタキシャル基板が作製される。
【００５９】
エピタキシャル基板の裏面にはドレイン電極を形成し、エピタキシャル基板の表面にはソース電極およびゲート電極を形成する。ドレイン電極のためにＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕを形成する。ゲート電極のためにＮｉ／Ａｕを形成する。ソース電極のためにＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕを形成する。ソース電極とゲート電極との間には、シリコン窒化膜（例えばＳｉＮ）といった保護絶縁膜を形成する。ゲート長Ｌｇは例えば２μｍであり、ゲート電極のエッジとコア領域のエッジとの間隔Ｌｇｃは例えば１０μｍであり、ソース電極とゲート電極との間隔Ｌｓｇは例えば３μｍであり、ゲート幅Ｗｇは２００μｍである。ゲート電極を覆うようにソース電極が設けられているので、このトランジスタはフィールドプレート構造を有しており、ゲート電極の電界集中が緩和される。
【００６０】
このトランジスタは、ゲート電圧Ｖｇ＝０ボルトおよびソース−ドレイン電圧Ｖｄｓ＝０ボルトでオン抵抗は７ｍΩｃｍ２であり、絶縁耐圧は７００ボルトであり良好な値である。
【００６１】
（実施例２）
平均転位密度が２×１０５ｃｍ−２の低転位領域を有する窒化ガリウムウエハを準備する。この窒化ガリウムウエハは、厚さ３５０μｍ、自由電子濃度４×１０１８ｃｍ−３であり、ｎ型を示す。この窒化ガリウムウエハは、０．２ｍｍ間隔で格子状に配列された（ドット状）コア領域を有する。このウエハ上に、実施例１と同様に、アンドープＧａＮ膜およびアンドープＡｌＧａＮ膜を窒化ガリウムウエハ上に堆積して、ＨＦＥＴのためのエピタキシャル基板が作製される。ゲート電極は円形である。
【００６２】
ゲート長Ｌｇは例えば２μｍであり、ゲート電極のエッジとコア領域のエッジとの間隔Ｌｇｃは例えば１０μｍであり、ソース電極とゲート電極との間隔Ｌｓｇは例えば３μｍであり、ゲート幅Ｗｇは２２６μｍである。ゲート電極を覆うようにソース電極が設けられているので、このトランジスタはフィールドプレート構造を有しており、ゲート電極の電界集中が緩和される。このトランジスタは、ゲート電圧Ｖｇ＝０ボルトおよびソース−ドレイン電圧Ｖｄｓ＝０ボルトでオン抵抗は７ｍΩｃｍ２であり、絶縁耐圧は８００ボルトであり良好な値である。
【００６３】
（実施例３）
平均転位密度が２×１０５ｃｍ−２の低転位領域を有する窒化ガリウムウエハを準備する。この窒化ガリウムウエハは、厚さ３５０μｍ、自由電子濃度４×１０１８ｃｍ−３であり、ｎ型を示す。この窒化ガリウムウエハは、５０μｍ間隔で配列されたストライプ形状のコア領域を有する。このウエハ上に、実施例１と同様に、アンドープＧａＮ膜およびアンドープＡｌＧａＮ膜を窒化ガリウムウエハ上に堆積して、ＨＦＥＴのためのエピタキシャル基板が作製される。ゲート電極は、マルチフィンガ構造を有している。ソースバッドおよびゲートパッドは、各コア領域と電気的に絶縁するようにＳｉＮといった絶縁膜上に形成される。
【００６４】
ゲート長Ｌｇは例えば２μｍであり、ゲート電極のエッジとコア領域のエッジとの間隔Ｌｇｃは例えば１０μｍであり、ソース電極とゲート電極との間隔Ｌｓｇは例えば３μｍであり、ソース電極の長さＬｓは１０μｍである。ソース電極、ゲート電極、コア領域、ゲート電極およびソース電極の組み合わせにより単位セルを規定したとき、単位セルの幅は例えば５０μｍである。このトランジスタは、配列された２０個の単位セルを含む。ゲート幅Ｗｇ＝１ｍｍであり、ゲートパッドおよびソースパッド幅は各０．１ｍｍであり、半導体チップの幅は１．２ｍｍである。
【００６５】
ゲート電極を覆うようにソース電極が設けられているので、このトランジスタはフィールドプレート構造を有しており、ゲート電極の電界集中が緩和される。このトランジスタは、ゲート電圧Ｖｇ＝０ボルトおよびソース−ドレイン電圧Ｖｄｓ＝０ボルトでオン抵抗は１０ｍΩｃｍ２であり、絶縁耐圧は５００ボルトであり良好な値である。また、最大電流として、２０アンペア（面積電流密度に換算して１．６７ＫＡ／ｃｍ２）である。本構造によって、大きい面積電流密度１．６７ＫＡ／ｃｍ２が得られた理由は、本デバイスが縦型構造を有するので、ゲート電極およびソース電極に加えてドレイン電極を一方の面に形成する必要がないからである。
【００６６】
これらの実施例によれば、高移動度を有する２次元電子ガスを利用でき優れた高出力特性を有する窒化ガリウム系縦型トランジスタの構造が提供される。近年、良質な窒化ガリウム基板が作製されるようになっており、特に特開２００１−１０２３０７号公報に述べられているようなファセット構造を利用して転位を集中させることで低転位領域を形成する。この手法を用いることで、半導体レーザ素子への適用が可能な高品質基板が作製されるようになってきた。これらの基板を用いて半導体レーザ素子やＧａＮ系電子デバイスを作製する場合、例えば特開２００３−２７３４７０号公報に記載されているように高転位領域(つまり、コア領域)を避けるようにデバイスを形成している。特にコア領域は極めて低抵抗であり電流が流れやすいという特徴があり、特開２００３−２７３４７０号公報にはコア領域の上方には電流遮断層を備える場合についても記載されている。本実施の形態は、このコア領域が低抵抗である特性を利用して、縦型構造のヘテロ構造電界効果トランジスタを実現する。
【００６７】
これらの実施例では、導電性窒化ガリウム基板上に、ヘテロ接合を構成する複数の窒化ガリウム系半導体層を含むＨＦＥＴエピタキシャル構造（例えば、ｉ−ＧａＮ／ｉ−ＡｌＧａＮ積層構造）を含むエピタキシャル基板の裏面にドレイン電極を配置すると共に、その表面にソース電極およびゲート電極を配置する。ゲート電極は、コア領域とソース電極との間に配置される。このＨＦＥＴでは、通常のトランジスタと同様に各電極にバイアス電圧を印加することによって、通電状態（ＯＮ状態）および遮断状態（ＯＦＦ状態）を得ることができる。具体的には、ＨＦＥＴの導通のためには、ソース電極を接地し、ドレイン電極をプラス電圧を印加する。ゲート電極は、ヘテロ界面に形成される２次元電子ガスが空乏化しない電圧を加える。この電圧印加では、２次元電子ガスによるチャネルがゲート電極下に形成されて、ソース電極からの電子は、低抵抗なコア領域に到達する。コア領域の電子は、基板を介してドレイン電極に流れ込む。つまり、横チャネルである２次元電子ガスと縦チャネルであるコア領域とを通して電流が流れる。一方、ＨＦＥＴの遮断のためには、ゲート電極は、ヘテロ界面に形成される２次元電子ガスが空乏化する電圧を加える。このとき、ソース電極が接地されると共にドレイン電極にプラス電圧が印加される場合でも、２次元電子ガスによるチャネルがゲート電極下に形成されない。故に、ソース領域の電子は、コア領域へ流れ込むことができない。つまり、トランジスタに電流が流れない。
【００６８】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、本実施の形態に係る窒化ガリウム系電界効果トランジスタを示す模式図である。
【図２】図２（Ａ）は、オン状態の窒化ガリウム系ＨＥＭＴを示す図面である。図２（Ｂ）は、オフ状態の窒化ガリウム系ＨＥＭＴを示す図面である。
【図３】図３（Ａ）は、本実施の形態に係る窒化ガリウム系電界効果トランジスタのための半導体チップの一部分を示す平面図である。図３（Ｂ）は、I−I線に沿ってとられた断面図である。
【図４】図４（Ａ）は、本実施の形態に係る窒化ガリウム系電界効果トランジスタのための半導体チップの一部分を示す平面図である。図４（Ｂ）は、II−II線に沿ってとられた断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１１…電界効果トランジスタ、１３…窒化ガリウム系基板、１３ｃ…第１の領域、１３ｄ…第２の領域、１５…窒化ガリウム系半導体領域、１５ｃ…第１の領域、１５ｄ…第２の領域、１５ｅ…第１のエリア、１５ｆ…第２のエリア、１５ｇ…第１の部分、１５ｈ…第２の部分、１５ｉ…第３の部分、１５ｊ…第４の部分、１７…ソース電極、１９…ショットキゲート電極、２１…ドレイン電極、２５…チャネル層、２７…電子障壁層、２９…二次元電子ガス、３１…ソース電極、３３…ショットキゲート電極、Ｄｅｐ１…空乏層、Ｄｅｐ２…空乏層、４１…電界効果トランジスタ、４３…窒化ガリウム系基板、４３ｃ…第１の領域、４３ｄ、４３ｆ、４３ｇ…第２の領域、４３ｅ…第３の領域、４５…窒化ガリウム系半導体領域、４６ｃ、４６ｅ…第１のエリア、４６ｄ、４６ｆ、４６ｇ…第２のエリア、４７ａ、４７ｂ、４７ｃ…ソース電極、４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄ…ショットキゲート電極、５１…ドレイン電極、６５…チャネル層、６７…電子障壁層、６９ａ、６９ｂ、６９ｃ、６９ｄ…二次元電子ガス、７１…電界効果トランジスタ、７３…窒化ガリウム系基板、７３ｃ…第１の領域、７３ｄ…第２の領域、７３ｅ、７３ｆ、７３ｇ…第３の領域、７５…窒化ガリウム系半導体領域、７５ｃ…第１の領域、７５ｄ…第２の領域、７５ｅ〜７５ｇ…第３の領域、７７…ソース電極、７９ａ、７９ｂ、７９ｃ、７９ｄ…ショットキゲート電極、８１…ドレイン電極、８５…チャネル層、８７…電子障壁層、８９…二次元電子ガス  
【図１】
2007081154.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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