(57)【要約】【課題】新規な構成のユニボーラダイオード。【解決手段】ユニポーラダイオード１００は、ｉ−ＡｌＧａＮから成る高抵抗層１とｎ−ＧａＮから成るチャネル層２の界面２ａに２次元電子ガスが形成される。一方、ｎ−ＧａＮから成るチャネル層２とｐ−ＧａＮ領域４との界面４ａには空乏層が形成される。高抵抗層１の上で、ｐ−ＧａＮ領域４の上部に当たる領域に陰極Ｃａｔｈが、ｎ−ＧａＮ領域３の上部に当たる領域に陽極Ａｎが形成されている。陰極Ｃａｔｈが正電位となり電子が吸引されると、ｎ−ＧａＮから成るチャネル層２とｐ−ＧａＮ領域４との界面４ａには空乏層が拡大して２次元電子ガスが阻止され、陰極Ｃａｔｈと陽極Ａｎとの間には電流が流れない。陰極Ｃａｔｈが負電位となり電子が注入されると、界面４ａ付近の空乏層が縮小して２次元電子ガスが広がり、陰極Ｃａｔｈと陽極Ａｎとの間に電流が流れる。【選択図】図１
2007234644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層に接触して形成された陰極と、所望の位置に形成された陽極とを有するダイオードであって、
少なくとも２つの異なる伝導型の半導体領域を有し、それらが接触することにより形成される空乏層を、前記陰極の電位により、当該空乏層の領域を縮小させて、前記陰極及び前記陽極間を通電可能とし得ることを特徴とするダイオード。
【請求項２】
半導体層に接触して形成された陰極と、所望の位置に形成された陽極とを有するダイオードであって、
少なくとも２つの異なる伝導型の半導体領域を有し、それらが接触することにより形成される空乏層が、当該２つの半導体領域の一方に形成された２次元電子ガス領域を縮小させ得るものであり、
前記陰極の電位により、前記空乏層の領域を縮小させ、且つ前記２次元電子ガス領域を拡張させることで、前記陰極及び前記陽極間を通電可能とし得ることを特徴とするダイオード。
【請求項３】
III族窒化物系化合物から成る平板状の第１の半導体層と第２の半導体層を有し、
前記第１の半導体層に陰極が接続され、
前記第２の半導体層の、前記第１の半導体層との界面に２次元電子ガス領域が形成され、
前記第２の半導体層に異なる伝導型の半導体層を介さずに電気的に接続された陽極を有し、
前記第２の半導体層との界面に空乏層を形成しうる第３の半導体層を、前記陰極と相対する位置に設けたことを特徴とするダイオード。
【請求項４】
実質的に不純物無添加のIII族窒化物系化合物から成る平板状の高抵抗層と、
前記高抵抗層の一方の面に全面に設けられ、前記高抵抗層よりも電子親和力の大きいｎ型のIII族窒化物系化合物から成るチャネル層と、
前記高抵抗層の他方の面に互いに距離を隔てて設けられた第１及び第２の電極と、
前記高抵抗層と前記チャネル層とを介して、少なくとも前記第２の電極と相対する領域において前記チャネル層と接するｐ型のIII族窒化物系化合物から成るｐ層とを有し、
前記第１の電極を陽極、前記第２の電極を陰極としたことを特徴とするダイオード。
【請求項５】
実質的に不純物無添加のIII族窒化物系化合物から成る平板状の高抵抗層と、
前記高抵抗層の一方の面に全面に設けられ、前記高抵抗層よりも電子親和力の大きいｎ型のIII族窒化物系化合物から成るチャネル層と、
ｐ型の半導体層を介さずに、前記チャネル層と電気的に接続された第１の電極と、
前記高抵抗層の他方の面に設けられた第２の電極と、
前記高抵抗層と前記チャネル層とを介して、少なくとも前記第２の電極と相対する領域において前記チャネル層と接するｐ型のIII族窒化物系化合物から成るｐ層とを有し、
前記第１の電極を陽極、前記第２の電極を陰極としたことを特徴とするダイオード。
【請求項６】
前記ｐ層に設けられた第３の電極を有し、
前記第１の電極と前記第３の電極を接続したことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のダイオード。
【請求項７】
ｎ型のIII族窒化物系化合物から成る平板状のｎ層と、
ｐ型の半導体層を介さずに、前記ｎ層と電気的に接続された第１の電極と、
前記ｎ層の一方の面に設けられた第２の電極と、
前記ｎ層を介して、少なくとも前記第２の電極と相対する領域において前記ｎ層と接するｐ型のIII族窒化物系化合物から成るｐ層とを有し、
前記第１の電極を陽極、前記第２の電極を陰極としたことを特徴とするダイオード。
【請求項８】
前記高抵抗層を変調ドープされたＡｌＧａＡｓで、前記チャネル層をドープされていないＧａＡｓで、前記ｐ層をｐ型のＧａＡｓで置き換えて構成したことを特徴とする請求項４乃至請求項６の何れか１項に記載のダイオード。
【請求項９】
前記ｎ層をドープされたｎ型のＧａＡｓで、前記ｐ層をｐ型のＧａＡｓで置き換えて構成したことを特徴とする請求項７に記載のダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は新しい構造のユニポーラダイオードを提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＡｌＧａＮ／ＧａＮ界面で２次元電子ガスを形成したトランジスタについては、例えば以下の報告がある。
【特許文献１】特開２００４−２６０１４０
【非特許文献１】X. Hu, G. Simin, J. Yang, M. AsifKhan, R. Gaska, and M. S. Shur, "Enhancement mode AlGaN/GaN HFET with selectively grown pn junction gate," Electron. Lett., 36 (2000) pp. 753-754
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は特異な位置に電極を設けた全く新しい構造のダイオードを提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１に係る発明は、半導体層に接触して形成された陰極と、所望の位置に形成された陽極とを有するダイオードであって、少なくとも２つの異なる伝導型の半導体領域を有し、それらが接触することにより形成される空乏層を、陰極の電位により、当該空乏層の領域を縮小させて、陰極及び陽極間を通電可能とし得ることを特徴とする。ここで、陰極の形成される半導体層は、空乏層を形成する伝導型の異なる２つの半導体領域のいずれかと一致しても良く、それらのいずれとも一致しなくても良い。
【０００５】
請求項２に係る発明は、半導体層に接触して形成された陰極と、所望の位置に形成された陽極とを有するダイオードであって、少なくとも２つの異なる伝導型の半導体領域を有し、それらが接触することにより形成される空乏層が、当該２つの半導体領域の一方に形成された２次元電子ガス領域を縮小させ得るものであり、陰極の電位により、空乏層の領域を縮小させ、且つ２次元電子ガス領域を拡張させることで、陰極及び陽極間を通電可能とし得ることを特徴とする。ここで、陰極の形成される半導体層は、空乏層を形成する伝導型の異なる２つの半導体領域のいずれかと一致しても良く、それらのいずれとも一致しなくても良い。
また、請求項３に係る発明は、III族窒化物系化合物から成る平板状の第１の半導体層と第２の半導体層を有し、第１の半導体層に陰極が接続され、第２の半導体層の、第１の半導体層との界面に２次元電子ガス領域が形成され、第２の半導体層に異なる伝導型の半導体層を介さずに電気的に接続された陽極を有し、第２の半導体層との界面に空乏層を形成しうる第３の半導体層を、陰極と相対する位置に設けたことを特徴とするダイオードである。
【０００６】
請求項４に係る発明は、実質的に不純物無添加のIII族窒化物系化合物から成る平板状の高抵抗層と、高抵抗層の一方の面に全面に設けられ、高抵抗層よりも電子親和力の大きいｎ型のIII族窒化物系化合物から成るチャネル層と、高抵抗層の他方の面に互いに距離を隔てて設けられた第１及び第２の電極と、高抵抗層とチャネル層とを介して、少なくとも第２の電極と相対する領域においてチャネル層と接するｐ型のIII族窒化物系化合物から成るｐ層とを有し、第１の電極を陽極、第２の電極を陰極としたことを特徴とするダイオードである。「実質的に不純物無添加」とは、意図的に導電性を得る目的で不純物を添加していないことを意味し、いわゆるコンタミネーションによる痕跡量の他元素を含有する半導体を排除するものではない。これは以下の記載においても同様である。
【０００７】
請求項５に係る発明は、実質的に不純物無添加のIII族窒化物系化合物から成る平板状の高抵抗層と、高抵抗層の一方の面に全面に設けられ、高抵抗層よりも電子親和力の大きいｎ型のIII族窒化物系化合物から成るチャネル層と、ｐ型の半導体層を介さずにチャネル層と電気的に接続された第１の電極と、高抵抗層の他方の面に設けられた第２の電極と、高抵抗層とチャネル層とを介して、少なくとも第２の電極と相対する領域においてチャネル層と接するｐ型のIII族窒化物系化合物から成るｐ層とを有し、第１の電極を陽極、第２の電極を陰極としたことを特徴とするダイオードである。尚、「電気的に接続」とは、電流が流れうる状態であれば良く、例えば高抵抗層を介していることは構わない。これは以下の記載においても同様である。
請求項６に係る発明は、請求項４又は請求項５に記載のダイオードにおいて、ｐ層に設けられた第３の電極を有し、第１の電極と第３の電極を接続したことを特徴とする。
【０００８】
請求項７に係る発明は、ｎ型のIII族窒化物系化合物から成る平板状のｎ層と、ｐ型の半導体層を介さずにｎ層と電気的に接続された第１の電極と、ｎ層の一方の面に設けられた第２の電極と、ｎ層を介して、少なくとも第２の電極と相対する領域においてｎ層と接するｐ型のIII族窒化物系化合物から成るｐ層とを有し、第１の電極を陽極、第２の電極を陰極としたことを特徴とするダイオードである。
【０００９】
請求項８に係る発明は、請求項４乃至請求項６の何れか１項に記載のダイオードにおいて、高抵抗層を変調ドープされたＡｌＧａＡｓで、チャネル層をドープされていないＧａＡｓで、ｐ層をｐ型のＧａＡｓで置き換えて構成したことを特徴とする。
請求項９に係る発明は、請求項７に記載のダイオードにおいて、ｎ層をドープされたｎ型のＧａＡｓで、ｐ層をｐ型のＧａＡｓで置き換えて構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
ｐｎ接合界面付近に形成される空乏層に対し、極めて近い位置に電極を形成しておく。当該電極が、本来ｎ型層である層に近い場合、電子を注入する（負電位）電極である陰極として動作するならば、空乏層は薄くなる。そこで、当該電極を陰極とし、当該空乏層が薄くなったときに通電可能な位置に陽極を設ければ、ユニポーラダイオードを実現することが可能である（請求項１）。
【００１１】
ｐｎ接合界面付近に形成される空乏層に対し、極めて近い位置に２次元電子ガスが形成されるように素子を構成する。例えば、薄いｎ層の表面に２次元電子ガスが形成され、裏面がｐ層と接合している場合である。この時、空乏層が薄いｎ層の表面に達すれば、２次元電子ガス層の厚さが薄くなり、空乏層が薄いｎ層の表面に達しなければ２次元電子ガス層の厚さが厚くなる様にしておく。こうして、空乏層の厚さにより２次元電子ガスが広がる範囲を制御することで、空乏層が薄いとき、即ち２次元電子ガス層がより広がった際に２つの電極が通電可能となるようにすることができる。例えば空乏層と相対する位置に、電極を設け、電子を注入する（負電位）電極である陰極として動作するならば、空乏層は薄くなる。そこで、当該電極を陰極とし、当該空乏層が薄くなったときに通電可能な位置に陽極を設ければ、ユニポーラダイオードを実現することが可能である（請求項２）。III族窒化物系化合物半導体でこのようなダイオードを形成することが可能である。この際、公知の如く、２つのIII族窒化物系化合物半導体層界面に２次元電子ガスを形成するためには、ドナーをいずれにも添加しても、一方のみに添加しても、いずれにも添加しなくても良い。空乏層を形成するための第３の半導体層を設け、当該空乏層を陰極で制御すればユニポーラダイオードとなる（請求項３）。
【００１２】
高抵抗ＡｌＧａＮと、ｎ型ＧａＮの界面には２次元電子ガスが形成されることが知られているので、平板状のｎ型ＧａＮの一方の面に高抵抗ＡｌＧａＮを形成して陰極を形成し、ｎ型ＧａＮの他方の面で陰極と相対する位置にｐ型ＧａＮを形成すると、ユニポーラダイオードを実現することが可能となる（請求項４、５）。この時、陽極は、高抵抗ＡｌＧａＮの陰極を形成した面に、陰極と距離を空けて形成し、それら陽極と陰極直下に２次元電子ガスが連続して形成されるようにすると良い（請求項４）。或いは、ｎ型ＧａＮと、ｐ型半導体層を介さずに電気的に接続しても良い（請求項５）。例えばｎ型導電性基板上に他の全ての構成を設けて、当該基板の裏面に陽極を設けると良い。
【００１３】
或いは、ｐ型ＧａＮに電極を設け、陽極と接続して同電位とすることで、空乏層領域を容易に拡大／縮小制御することができる（請求項６）。
【００１４】
２次元電子ガスを形成しないで、単に陰極直下のｎ型層を空乏層とし、或いは陰極から電子を注入して陽極と接続しうる構成としても良い（請求項７）。
【００１５】
以上の構成は、ＧａＡｓ系で構成しても良い（請求項８、９）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
III族窒化物系化合物半導体を用いて本発明のダイオードを構成する場合、例えば２次元電子ガスを形成するため、ｉ−ＡｌＧａＮから成る高抵抗層と、その下にｎ−ＧａＮから成るチャネル層を設け、高抵抗層の上に陰極を、チャネル層の下で陰極と相対する領域にｐ−ＧａＮ領域を設けることができる。尚、ＡｌＧａＮ層にドナーを添加しても良く、或いはドナーを添加しないｉ−ＧａＮから成るチャネル層を使用しても良い。これはIII族窒化物系化合物半導体における二次元電子ガスが、主として歪により発生する分極に基づくからである。また、これらのドナー添加をいわゆる「変調ドープ」としても良く、また、２層の半導体の積層に限定されず、多重層にて２次元電子ガス形成領域を形成しても良い。尚、以下では、ｉ−ＡｌＧａＮから成る高抵抗層、ｎ−ＧａＮから成るチャネル層を設け、高抵抗層の上に陰極を、チャネル層の下で陰極と相対する領域にｐ−ＧａＮ領域を設ける構成について説明する。
【００１７】
ｉ−ＡｌＧａＮから成る高抵抗層の厚さは、トンネル伝導等による導通を可能とするために１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度とすると良く、アルミニウム組成は、１０〜４０％程度とすると良い。
【００１８】
ｎ−ＧａＮから成るチャネル層の厚さは、空乏層が十分に形成されるようにｐ−ＧａＮ領域のホール濃度と関連させて決定する必要がある。例えば０．０２μｍ〜０．２μｍ程度とすると良く、０．０５μｍ〜０．１μｍとすると尚良い。ｎ−ＧａＮから成るチャネル層の厚さが０．２μｍを越えると、ｐ−ＧａＮ領域が存在しても二次元電子ガスを枯渇させることが困難となる。尚、ｎ−ＧａＮから成るチャネル層のドーパント濃度は、空乏層が十分に形成されるようにｐ−ＧａＮ領域のホール濃度と関連させて決定する必要がある。例えばｐ−ＧａＮ領域のマグネシウム濃度が１×１０18〜２×１０20ｃｍ-3であれば、ｎ−ＧａＮから成るチャネル層のシリコン濃度を１×１０15〜１×１０17ｃｍ-3とすると良い。
【００１９】
ＧａＡｓ系半導体を用いて本発明のダイオードを構成する場合、ＨＥＭＴで公用されている半導体厚さ、ドーパント濃度に基づいて構成すると良い。例えばＡｌＧａＡｓ層にシリコンを変調ドープして不純物無添加のＧａＡｓと接合させてＧａＡｓ側に二次元電子ガスを発生させる。
【００２０】
本発明のポイントは陰極の電位により空乏層が陰極直下の導電層部分を覆い、或いは当該部分から排除されるとの制御にある。本発明は、空乏層の厚さを、一方の電極で制御することを特徴とするユニポーラダイオードであり、各半導体層、半導体領域の設計及び形成方法については、任意の公知の技術を適用することができる。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明の第１の実施例に係るユニポーラダイオード１００の構成を示す断面図である。ユニポーラダイオード１００は、ｎ型ＧａＮ基板（ｓｕｂ）１０の一方の面に、厚さ１μｍの、ｐ−ＧａＮ領域（ｐ層）４と、ｎ−ＧａＮ領域３を設け、それらの上に、ｎ−ＧａＮから成るチャネル層２と、ｉ−ＡｌＧａＮから成る高抵抗層１を有する。高抵抗層１の上には、ｐ−ＧａＮ領域４の上部に当たる領域に陰極Ｃａｔｈが、ｎ−ＧａＮ領域３の上部に当たる領域に陽極Ａｎが形成されている。
【００２２】
ｐ−ＧａＮ領域４はＭｇを５×１０19ｃｍ-3でドープし、ｎ−ＧａＮ領域３及びｎ−ＧａＮから成るチャネル層２はＳｉを１×１０16ｃｍ-3でドープして形成した。ｎ−ＧａＮから成るチャネル層２は厚さを０．１μｍとし、ｉ−ＡｌＧａＮから成る高抵抗層１は厚さを１５ｎｍ（１５０Å）、アルミニウム組成を３０％とした。
【００２３】
ｐ−ＧａＮ領域（ｐ層）４とｎ−ＧａＮ領域３とは、ｎ型ＧａＮ基板１０の面１０ａに垂直な境界面３４を形成している。またｐ−ＧａＮ領域（ｐ層）４の上面４ａがｎ−ＧａＮから成るチャネル層２との界面となっている。ｐ−ＧａＮ領域（ｐ層）４とｎ−ＧａＮ領域３との境界面３４から、距離ｄ１（８０μｍ）離れてｐ−ＧａＮ領域（ｐ層）４と相対する位置に陰極Ｃａｔｈが形成されている。また、境界面３４から距離ｄ２（１７０μｍ）離れてｎ−ＧａＮ領域３と相対する位置に陽極Ａｎが形成されている。陰極Ｃａｔｈと陽極Ａｎとは、距離ｄ１＋ｄ２（＝２５０μｍ）離れて形成されている。
【００２４】
ｎ−ＧａＮから成るチャネル層２の上面２ａが、ｉ−ＡｌＧａＮから成る高抵抗層１との界面となっており、この面２ａ付近に２次元電子ガスが形成される。この２次元電子ガスが陰極Ｃａｔｈ直下から陽極Ａｎ直下に渡って形成された場合に、ｉ−ＡｌＧａＮから成る高抵抗層１をトンネル伝導して陰極Ｃａｔｈと陽極Ａｎとが電気的に接続される。２次元電子ガスが例えば陰極Ｃａｔｈ直下まで形成されなかった場合に、陰極Ｃａｔｈと陽極Ａｎとが電気的に遮断される。この作用は、ｐ−ＧａＮ領域（ｐ層）４とｎ−ＧａＮから成るチャネル層２とにより、面２ａ付近に形成される空乏層の厚さで制御される。当該空乏層の厚さは、その上に位置する陰極Ｃａｔｈから電子が注入されるかどうかで制御される。
【００２５】
図２は、実施例１のユニポーラダイオード１００のＶ−Ｉ特性の実測値を示したものである。図２．Ａは縦軸を通常目盛りで、図２．Ｂは縦軸を対数目盛りで示したものでありいずれも同一結果を示している。実施例１のユニポーラダイオード１００は、逆方向電圧において−１０Ｖまで１０10Ω程度の高抵抗を示した。順方向電圧に対しては、５Ｖまでは１０7Ω以上の高抵抗であるが、７Ｖ〜１０Ｖでは１０6〜２×１０5Ωと、良好な整流特性を示した。
【００２６】
本実施例は、請求項１、２、３及び４、特に請求項４に係る発明の具体的な実施例に当たる。
【００２７】
（変形例）
図３は、本発明の変形例に係るユニポーラダイオード１５０の構成を示す断面図である。図３のユニポーラダイオード１５０は、図１のユニポーラダイオード１００の構成において、ｎ−ＧａＮ領域３内部の、境界面３４付近下部に付加的に２つのｐ−ＧａＮ領域５を形成したものである。２つのｐ−ＧａＮ領域５は、ｎ−ＧａＮ領域３とｎ−ＧａＮから成るチャネル層２との界面３ａまで達しない位置に形成されている。これにより、ｐ−ＧａＮ領域４から延びる空乏層を更に図３右側方向に拡大させ得る作用を有する。
【００２８】
本変形例は、実施例１同様、請求項１、２、３及び４、特に請求項４に係る発明の具体的な実施例に当たる。
【実施例２】
【００２９】
図４は本発明の第２の実施例に係るユニポーラダイオード２００の構成を示す断面図である。図４のユニポーラダイオード２００は、図１のユニポーラダイオード１００の構成において、ｎ型ＧａＮ基板（ｓｕｂ）１０の代わりにサファイア基板（ｓａｐｐｈ）２０を用い、ｐ−ＧａＮ領域４に電極Ａｎ−２を形成したものである。電極Ａｎ−２は、下記に示す通り、陽極Ａｎと接続され、同電位とする。
【００３０】
図５．Ａ乃至図５．Ｃで、図４のユニポーラダイオード２００の動作を説明する。尚、図１及び図３のユニポーラダイオード１００及び１５０の動作は、図５．Ａ及び図５．Ｂとほぼ同様である。
【００３１】
図５．Ａは、図４のユニポーラダイオード２００の３つの電極である、陰極Ｃａｔｈ、陽極Ａｎ、電極Ａｎ−２の電位を全て同じとした場合である。ｐ−ＧａＮ領域（ｐ層）４とｎ−ＧａＮから成るチャネル層２及びｎ−ＧａＮ領域３との境界付近に空乏層が形成される。この右側境界面Ｌを破線で示す。この時、ｎ−ＧａＮから成るチャネル層２の、ｉ−ＡｌＧａＮから成る高抵抗層１との界面に形成される２次元電子ガスｅは、右側境界面Ｌよりも左側には広がらない。この時、陰極Ｃａｔｈと陽極Ａｎは同電位であり、これらの電極間に、ユニポーラダイオード２００を介して電流は流れない。
【００３２】
図５．Ｂは、図４のユニポーラダイオード２００の３つの電極である、陽極Ａｎと電極Ａｎ−２の電位を同電位、陰極Ｃａｔｈの電位をそれよりも低く（負と）した場合である。ｐ−ＧａＮ領域（ｐ層）４とｎ−ＧａＮから成るチャネル層２及びｎ−ＧａＮ領域３との境界付近に空乏層が形成されるが、陰極Ｃａｔｈから電子が注入されるため、その領域は小さくなる。すると、図５．Ｂのように、空乏層の上側境界面Ｌが、ｎ−ＧａＮから成るチャネル層２とｉ−ＡｌＧａＮから成る高抵抗層１との界面に達しない。この場合、ｎ−ＧａＮから成るチャネル層２の、ｉ−ＡｌＧａＮから成る高抵抗層１との界面に形成される２次元電子ガスｅは、左側に広がって陰極Ｃａｔｈ直下に達する。すると、陰極Ｃａｔｈ直下と陽極Ａｎ直下の２次元電子ガスｅは、各々ｉ−ＡｌＧａＮから成る高抵抗層１をトンネル伝導して陰極Ｃａｔｈと陽極Ａｎとを導通させる。この時、陰極Ｃａｔｈと陽極Ａｎとの間に、ユニポーラダイオード２００を介して電流が流れる。
【００３３】
図５．Ｃは、図４のユニポーラダイオード２００の３つの電極である、陽極Ａｎと電極Ａｎ−２の電位を同電位、陰極Ｃａｔｈの電位をそれよりも高く（正と）した場合である。ｐ−ＧａＮ領域（ｐ層）４とｎ−ＧａＮから成るチャネル層２及びｎ−ＧａＮ領域３との境界付近に空乏層が形成されるが、陰極Ｃａｔｈから電子が吸引されるため、その領域は大きくなる。すると、図５．Ｃのように、空乏層の右側境界面Ｌ（破線）は、図５．Ａの時の位置よりも右側（陽極Ａｎ側）に動く。この時、ｎ−ＧａＮから成るチャネル層２の、ｉ−ＡｌＧａＮから成る高抵抗層１との界面に形成される２次元電子ガスｅは、右側に押し込まれる。この時、陰極Ｃａｔｈと陽極Ａｎの間に、ユニポーラダイオード２００を介して電流は流れない。
【００３４】
本変形例は、請求項１、２、３、４及び６、特に請求項４を引用する請求項６に係る発明の具体的な実施例に当たる。
【実施例３】
【００３５】
図６は本発明の第３の実施例に係るユニポーラダイオード３００の構成を示す断面図である。図６のユニポーラダイオード３００は、図１のユニポーラダイオード１００の構成において、導電性のｎ型ＧａＮ基板（ｓｕｂ）１０裏面に陽極Ａｎを設けたものである。図６のユニポーラダイオード３００は、図１のユニポーラダイオード１００と同様の動作特性を示す。
【００３６】
本変形例は、請求項１、２、３及び５、特に請求項５に係る発明の具体的な実施例に当たる。
【実施例４】
【００３７】
図７は本発明の第４の実施例に係るユニポーラダイオード４００の構成を示す断面図である。図７のユニポーラダイオード４００は、図４のユニポーラダイオード２００の構成において、基板を導電性のｎ型ＧａＮ基板（ｓｕｂ）１０とし、陽極Ａｎをｎ型ＧａＮ基板（ｓｕｂ）１０裏面に設けたものである。図７のユニポーラダイオード４００は、図４のユニポーラダイオード２００と同様の動作特性を示す。
【００３８】
本変形例は、請求項１、２、３、５及び６、特に請求項５を引用する請求項６に係る発明の具体的な実施例に当たる。
【実施例５】
【００３９】
図８は本発明の第５の実施例に係るユニポーラダイオード５００の構成を示す断面図である。図８のユニポーラダイオード５００は、図６のユニポーラダイオード３００の構成において、ｉ−ＡｌＧａＮから成る高抵抗層１を省き、陰極Ｃａｔｈをチャネル層２に直接設けたものである。チャネル層２は単にｎ層として作用する。図８のユニポーラダイオード５００は、図１のユニポーラダイオード１００とＶ−Ｉ特性において類似の特性を示す。
【００４０】
本変形例は、請求項１及び７、特に請求項７に係る発明の具体的な実施例に当たる。
【００４１】
〔実施例の簡単な変形について〕
図１のユニポーラダイオード１００、図３のユニポーラダイオード１５０は導電性ｎ−ＧａＮ基板１０を用いたが、サファイア基板を用いても良い。また、図１のユニポーラダイオード１００のｎ−ＧａＮから成るｎ型領域は、ドープされていないＧａＮを用いても良く、或いは、ｎ−ＧａＮから成るチャネル層２を形成可能な任意の材料で形成しても良い。図６のユニポーラダイオード３００及び図７のユニポーラダイオード４００の陽極Ａｎは導電性ｎ−ＧａＮ基板１０の裏面に設けたが、ｎ−ＧａＮから成るチャネル層２にｐ型領域を介さずに電気的に接続されれば良く、任意の位置に設けることができる。
【００４２】
図１、図３、図４の構成では、陽極Ａｎと陰極Ｃａｔｈの間隔（図１でｄ１＋ｄ２）を短くするとダイオードの順方向抵抗が下げることができるが、耐圧がやや低下する。当該間隔は、例えば１μｍ以上１ｍｍ以下で任意に設計可能である。
【００４３】
図１、図３、図４、図６、図７の構成において、ｉ−ＡｌＧａＮ層を薄くすると電子濃度が低くなって動作時の抵抗が高くなる。一方、ｐ−ＧａＮ領域から延びる空乏層による制御が容易となる。
【００４４】
二次元電子ガスを発生させる層を、ｎ−ＡｌＧａＡｓ：Ｓｉ／ｉ−ＡｌＧａＡｓ／ｉ−ＧａＡｓで形成しても良い。変調ドープされたＡｌＧａＡｓ層の厚さは全体で２０〜３０ｎｍとすると良く、そのうちｉ−ＡｌＧａＡｓ層の厚さは２〜１０ｎｍとすると良い。ｎ−ＡｌＧａＡｓ：Ｓｉのシリコン濃度は例えば１０18ｃｍ-3とすると良い。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の具体的な第１の実施例に係るユニポーラダイオード１００の構成を示す断面図。
【図２】ユニポーラダイオード１００のＶ−Ｉ特性であって、２．Ａは縦軸を通常目盛りとしたグラフ図、２．Ｂは縦軸を対数目盛りとしたグラフ図。
【図３】実施例１の変形例に係るユニポーラダイオード１５０の構成を示す断面図。
【図４】本発明の具体的な第２の実施例に係るユニポーラダイオード２００の構成を示す断面図。
【図５】ユニポーラダイオード２００の動作特性の説明図。
【図６】本発明の具体的な第３の実施例に係るユニポーラダイオード３００の構成を示す断面図。
【図７】本発明の具体的な第４の実施例に係るユニポーラダイオード４００の構成を示す断面図。
【図８】本発明の具体的な第５の実施例に係るユニポーラダイオード５００の構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００４６】
１：ｉ−ＡｌＧａＮから成る高抵抗層
２：ｎ−ＧａＮから成るチャネル層
３：ｎ−ＧａＮから成るｎ型領域
４：ｐ−ＧａＮ領域（ｐ層）
５：ｐ−ＧａＮ領域（ｐ層）
１０：導電性ｎ−ＧａＮ基板
２０：サファイア基板
【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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