(57)【要約】      （修正有）【課題】改良された電子ガス閉じ込めヘテロ接合トランジスタを提供する。【解決手段】高電子移動度ヘテロ接合トランジスタ１は、第１のＧａＮ層１３と、第１のＧａＮ層１３の上に形成され、ｐ型のドーパントを形成するマグネシウムを含み、厚さが２０及び５０ｎｍの間である第２のｐドープＧａＮ層１４と、該第２のｐドープＧａＮ層１４におけるマグネシウムの濃度が、最小で５＊１０１６ｃｍ−３に等しく、最大で２＊１０１８ｃｍ−３に等しく、削除されたｐ−ｎ接合を形成するように、第２のｐドープＧａＮ層１４の上に形成された第３のｎドープＧａＮ層１５と、意図的にドープされることなく、第３のｎドープＧａＮ層１５の上に形成された第４のＧａＮ層１６と、電子ガス層１８を形成するために、意図的にドープされない第４のＧａＮ層１６と平行に形成された半導体層（ＡｌＧａＮ層）１７と、を備える。【選択図】図１
2017183703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電子移動度のヘテロ接合トランジスタ（１）であって、
第１のＧａＮ層（１３）と、
前記第１のＧａＮ層（１３）の上に形成され、ｐ型のドーパントを形成するマグネシウムを含み、厚さが２０及び５０ｎｍの間である第２のｐドープＧａＮ層（１４）と、該第２のｐドープＧａＮ層（１４）におけるマグネシウムの濃度は、最小で５＊１０１６ｃｍ−３に等しく、および、最大で２＊１０１８ｃｍ−３に等しく、
削除されたｐ−ｎ接合を形成するように、前記第２のｐドープＧａＮ層（１４）の上に形成された第３のｎドープＧａＮ層（１５）と、
意図的にドープされることなく、前記第３のｎドープＧａＮ層（１５）の上に形成された第４のＧａＮ層（１６）と、
電子ガス層（１８）を形成するために、意図的にドープされない前記第４のＧａＮ層（１６）と平行に形成された半導体層（１７）と、
を備えることを特徴とするヘテロ接合トランジスタ（１）。
【請求項２】
請求項１記載のヘテロ接合トランジスタ（１）であって、
前記第３のｎドープＧａＮ層（１５）は、ｎ型のドーパントを形成するシリコンを含む、ことを特徴とするヘテロ接合トランジスタ（１）。
【請求項３】
請求項２記載のヘテロ接合トランジスタ（１）であって、
前記第３のｎドープＧａＮ層（１５）におけるシリコンの濃度は、最小で、１．５＊１０１６ｃｍ−３に等しい、ことを特徴とするヘテロ接合トランジスタ（１）。
【請求項４】
請求項２又は３記載のヘテロ接合トランジスタ（１）であって、
前記第３のｎドープＧａＮ層（１５）におけるシリコンの濃度は、最大で、２＊１０１８ｃｍ−３に等しい、ことを特徴とするヘテロ接合トランジスタ（１）。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちのいずれか１項記載のヘテロ接合トランジスタ（１）であって、
前記第３のｎドープＧａＮ層（１５）の厚さは、１０及び１００ｎｍの間である、ことを特徴とするヘテロ接合トランジスタ（１）。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちのいずれか１項記載のヘテロ接合トランジスタ（１）であって、
前記第４のＧａＮ層（１６）のドーパント濃度は、１＊１０１６ｃｍ−３よりも小さい、ことを特徴とするヘテロ接合トランジスタ（１）。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちのいずれか１項記載のヘテロ接合トランジスタ（１）であって、
前記第４のＧａＮ層（１６）の厚さは、５０及び１００ｎｍの間である、ことを特徴とするヘテロ接合トランジスタ（１）。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちのいずれか１項記載のヘテロ接合トランジスタ（１）であって、
前記第１のＧａＮ層（１３）の炭素濃度は、第２のｐドープＧａＮ層（１４）及び第３のｎドープＧａＮ層（１５）の炭素濃度よりも大きい、ことを特徴とするヘテロ接合トランジスタ（１）。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちのいずれか１項記載のヘテロ接合トランジスタ（１）であって、
前記半導体層（１７）は、ＡｌＧａＮを含む、ことを特徴とするヘテロ接合トランジスタ（１）。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちのいずれか１項記載のヘテロ接合トランジスタ（１）であって、
別の半導体層を備え、
該半導体層は、ＡｌＮから成り、前記半導体層の厚さは０．５及び２ｎｍの間であり、前記半導体層は、前記第４のＧａＮ層（１６）と、該第４のＧａＮ層（１６）と平行に形成された半導体層（１７）と、の間に配置されている、
ことを特徴とするヘテロ接合トランジスタ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘテロ接合の存在に基づいた高電子移動度トランジスタに関するものであり、特に、ＧａＮ半導体層を使用するヘテロ接合トランジスタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、より高性能が多くの電子アプリケーションから要求されており、特に、例えば、自動車、及びグランドベースの輸送手段用に埋め込まれた電子機器、航空技術及び医療システム、あるいは、ホームオートメーションソリューションにおいて要求されている。これらアプリケーションの大分部分は、しばしば１ギガヘルツを超える範囲の周波数で機能する高電源スイッチを要求する。
【０００３】
歴史的に、電源スイッチは、長期間、半導体チャンネルに基づいて、大部分がしばしばシリコンからなる電界効果トランジスタを用いていた。低周波では、接合トランジスタであるのが好ましく、これは、接合トランジスタが高電流密度に耐えることができるからである。しかし、これらトランジスタの夫々の比較的に制限された降伏電圧によって、電源アプリケーションは、直列に接続されたトランジスタ、あるいはより長いトランジスタが使用されることを要求し、それにより、高いオン抵抗を生じさせている。これらの直列のトランジスタは、定常状態及びスイッチング期間の両方において、実質的に損失を生じている。
【０００４】
電源スイッチの選択肢の１つ、特に、高周波電源スイッチは、高電子移動度電界トランジスタを使用しており、このトランジスタはヘテロ構造電界トランジスタとも呼ばれている。そのようなトランジスタは、２つの半導体層の重ね合せを含み、この半導体層は異なるバンドギャップを有しており、界面に量子井戸を形成している。電子はこの量子井戸に閉じ込められ、２次元の電子ガスを形成している。高電圧及び温度に耐えるという理由で、これらトランジスタは、広いエネルギーバンドギャップを有するように選択されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＵＳ２０１１／２７２７０８
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】“Characteristics  of  AlGaN/GaN/AlGaN  double  heterojunction  HEMTｓ  with  an  improved  breakdown  voltage”
【非特許文献２】“Normally−Off  Al2O3/GaN  MOSFET  on  Silicon  Substrate  based  on  Wet-Etching”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
広いエネルギーバンドギャップのＨＥＭＴ（ヘムト）トンジスタの中で、ガリウム窒化物に基づいたトランジスタは、非常に有望である。そのエネルギーバンドギャップの広さから、通常の電子材料と比較してより高い臨界電界、より高いキャリア飽和速度、および、良好な温度及び化学的な安定性が生じている。ガリウム窒化物の破壊電界は、このように、２×１０６Ｖ/ｃｍよりも高く、これにより、６００Ｖよりも高い降伏電圧を有する小型のトランジスタを容易に製造できる。さらに、そのようなトランジスタによって、非常に高い電流密度が、臨界電子ガスの非常に高い電子移動度及び電子密度によって得られる。文献“Characteristics  of  AlGaN/GaN/AlGaN  double  heterojunction  HEMTｓ  with  an  improved  breakdown  voltage”が２０１２年１月の半導体ジャーナルのボリューム３３、第１号で、発行され、この文献には第１のＨＥＭＴトランジスタ構造が記載されている。この構造は、１００ｍｎのＡｌＮ核生成層、１．５μｍのＧａＮ緩衝層、１ｎｍのＡｌＮ中間層、２２ｎｍのＡｌＧａＮバリヤ層、及び１ｎｍのＧａＮ層によって覆われたＳｉＣ基板を有し、その基板上には、トランジスタのソース、ゲート、及びドレインが形成されている。電子ガス層は、ＧａＮ緩衝層とＡｌＧａＮバリア層との間の境界に形成されており、ＡｌＮ中間層は、この境界に属すると考えられている。
【０００８】
実際に、ＧａＮ緩衝層は、比較的低い電位壁を示し、例えば、トランジスタがオフのときに、電子ガス層の電子が、容易に、電位井戸から逃げ、ＧａＮ緩衝層で捕まるかもしれない。トランジスタの伝導性能は、電子密度の減少で大きく縮小する。緩衝層の炭素又はマグネシウムの含有は、無視できない割合で提案され、伝導帯を上げることで電位井戸からの逃げを制限している。しかし、実際に電位井戸から逃げる電子は、緩衝層で捕まり、その緩衝層では深いレベルの高濃度が存在する。
【０００９】
文献“Characteristics  of  AlGaN/GaN/AlGaN  double  heterojunction  HEMTｓ  with  an  improved  breakdown  voltage”は、第２のＨＥＭＴへテロトランジスタを開示しており、そのトランジスタは電子ガス層と緩衝層との間の電子障壁を形成し、電子がこの緩衝層に注入されるのを防止している。この構造は、１００ｍｎのＡｌＮ核生成層、１．５μｍのＡｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎ緩衝層、１０ｎｍのＧａＮチャンネル層、１ｎｍの中間層、２２ｎｍのＡｌＧａＮバリア層、及び１ｎｍのＧａＮ層によって覆われたＳｉＣ基板を有し、その基板上には、トランジスタのソース、ゲート、及びドレインが形成されている。電子ガス層は、ＧａＮチャンネル層とＡｌＧａＮバリア層との間の境界に形成されており、ＡｌＮ中間層は、この境界に属すると考えられている。この構造は、２重ヘテロ接合ＨＥＭＴとして述べられている。緩衝層によって、伝導帯のエネルギーが上げられ、電子はそのチャンネル層に閉じ込められる。
【００１０】
しかし、そのような構造は、依然として、不十分な電子障壁を示している。さらに、ＡｌＧａＮバリア層の存在によって、トランジスタの構造に付加的に機械的なストレスが生じる。
【００１１】
文献ＵＳ２０１１／２７２７０８は、高電子移動度ヘテロ接合トランジスタを開示しており、そのトランジスタは、特に、
第１のＧａＮ層と、
前記第１のＧａＮ層の上に形成された第２のｐドープＧａＮ層と、
削除したｐ−ｎ接合を形成するように前記第２のＧａＮ層の上に形成された第３のｎドープＧａＮ層と、を備える。
【００１２】
この文献によって、ｐドープＧａＮ層は完全に削除されず、良好な耐電圧及び十分な電子障壁が得られない。文献“Normally−Off  Al2O3/GaN  MOSFET  on  Silicon  Substrate  based  on  Wet-Etching”は、Mrs  Wang et  al．によって、２０１４年６月１５日から１９日の間でハワイで開かれたパワー半導体装置及びＩＣｓの２６回目国際シンポジュームの一部として発行され、その文献には、シリコン基板上に製造されたＭＯＳＦＥＴトランジスタが記載されている。ノーマリオフ動作は、酸化及びウェットエッジングに基づくＡｌＧａＮ層除去技術を用いて、ゲートリセスによって得られる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、１又はそれ以上のこれら欠点を克服することを目的としている。本発明は、請求項１に定義するように、高電子移動度のヘテロ接合トランジスタに関する。
【００１４】
本発明は、追加した請求項の変形に関するものでもある。当業者は、従属請求項の変形の特徴の夫々を、中間の一般化を構成することなく、上記特徴を独立して組合せてもよいことを理解するであろう。
【００１５】
本発明の他の特徴及び利点は、完全に制限されない表示によって、添付された図面を参照して、以下に与えられる説明から、より明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る一例の高電子移動度ヘテロ接合トランジスタの断面図である。
【図２】本発明に係るトランジスタと従来技術に係るトランジスタの伝導帯の図である。
【図３】本発明に係るトランジスタと従来技術に係るトランジスタの伝導帯の図である。
【図４】本発明に係る別の変形例の高電子移動度ヘテロ接合トランジスタの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る高電子移動度ヘテロ接合トランジスタの一例の概略的な断面図である。トランジスタ１は、基板１１と、基板１１上に位置する中間層１２と、中間層１２上に位置するＧａＮ緩衝層１３と、ＧａＮ緩衝層１３上に位置するｐドープＧａＮ層１４と、ＧａＮ層１４およびＧａＮ層１６上に位置するｎドープＧａＮ層１５と、を有している。ＧａＮ層１４およびＧａＮ層１６は、意図的にドープされておらず、層１５の上に配置されている。トランジスタ１は、付加的に、層１６上に位置するＡｌＧａＮ層１７を有している。電子ガスは、本質的に、層１６と層１７との間の境界にヘテロ接合によって形成されている。明確にするために、電子ガスは層１６と層１７との間の境界で層１８の形で示されている。中間層（不図示）は、層１６と層１７との間に挿入され、例えば、電子ガスにおける電子密度及び移動度を増加させている。そのような中間層は、典型的には、極端に薄く（例えば、１ｎｍ）、ＡｌＮ（特にＧａＮ層１６とＡｌＧａＮ層１７との間の境界に適合）から成っていてもよい。
【００１８】
知られた方法で、本質的に、トランジスタ１は、ソース２１と、ドレイン２２と、制御ゲート２３とを有しており、これら２１、２２、２３は、ＡｌＧａＮ層１７上に形成されている。ソース２１、ドレイン２２、及び制御ゲート２３は、概略的にのみ示されており、これらの寸法および構造は、潜在的に、図１の表示と実質異なる。
【００１９】
基板１１は、絶縁体、真性又はドープシリコン半導体、ＳｉＣ、あるいはサファイアであるかもしれない。基板１１の厚さは、典型的に、６５０μｍから１ｍｍ程度であってもよい。
【００２０】
中間層１２（遷移層の重ね合わせによって形成されるかもしれない）は、基板１１上に配置されている。遷移層１２によって、ＧａＮ層１１と１３との間の結晶格子パラメータが調整される。これにより、基板１１とエピタキシによって形成された層の活動部との間の機械的なストレスを管理することができる。層１２は、核生成層（典型的に、約１００ｎｍの厚さのＡｌＮ）の重ね合せ、及び、複数の順応層（例えば、ＡｌＮのモル分率を減少させるＡｌＧａＮの複数の層、あるいは、複数のＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ/ＧａＮを有する他の超格子）、二重層、を含んでいてもよい。
【００２１】
そのような中間層１２は、層１３と基板１１との間の格子定数の実質的なミスマッチが生じた場合に、特に有利であり、これらの層内で、機械的な転移を生じさせることができる。
【００２２】
緩衝層１３の厚さは、トランジスタ１に対する目標電圧に依存していてもよく、例えば、数ミクロンの厚さを有していてもよい。緩衝層１３の比較的かつ実質的な厚さによって、トランジスタ１内における横及び縦の漏れ電流を制限することができ、より良好に電子ガスを層１８に閉じ込めることもできる。緩衝層１３は、例えば、炭素ドープ（半絶縁体）ＧａＮ−ＳｉあるいはＧａＮ−Ｓｉ/ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎの層の重ね合わせから、成っていてもよい。ｘは小さく、例えば、４と８％の間である。
【００２３】
ｐドープＧａＮ層１４の厚さは、例えば、５０ｎｍであり、その受容体濃度ＮＡは、例えば、１＊１０１７ｃｍ−３である。ｎドープＧａＮ層１５の厚さは、例えば、８０ｎｍであり、その供与体濃度ＮＤは、例えば、２＊１０１６ｃｍ−３である。層１４及び１５の炭素濃度は、層１３の炭素濃度よりも低い。この炭素濃度は、例えば、１＊１０１６ｃｍ−３よりも低い。
【００２４】
意図的にドープされていないＧａＮ層１６の厚さは、例えば、５０ｎｍである。電子ガス層１８において最大の電子移動度にするために、ＧａＮ層１６のドーピングは、出来るだけ低くなっている。ｎ及びｐドーパントの濃度が１＊１０１６ｃｍ−３でよりも小さい場合、層１６は、例えば、意図的にドープされていないと考えられる。ＡｌＧａＮ層１７の厚さは、例えば、２５ｎｍである。
【００２５】
有利には、ｐドープ層１４は、マグネシウムでドープされており、化学的要素がエピタキシによって、潜在的形成中に、層１４に容易に一体化されてもよい。さらに、マグネシウムは容易に活性化されてもよい。有利には、ｎドープ層１５は、シリコンでドープされ、化学的要素がエピタキシによって、潜在的形成中に、層１５に容易に一体化されてもよい。
【００２６】
ｎドープＧａＮ層１５上のｐドープＧａＮ層１４の重ね合わせによって、削除したｐ−ｎ接合が形成され、特に、電子ガス層の下の高電位障壁を形成する。形成されたｐ−ｎ接合は、層１４及び１５において適当な厚さとドーパント濃度を有して、完全に削除されてもよい。さらに、そのような接合は、ＧａＮ層１６と互換性のある材料を用いて形成され、そのＧａＮ層１６は、意図的にドープされておらず、電子ガス層を形成するようにされている。さらに、そのような電位障壁によって、意図的にドープされていないこのＧａＮ層１６下でＡｌＧａＮ層の形成が回避され、それにより、このＧａＮ層１６との境界での機械的なストレスを制限することができる。
【００２７】
本発明のこの技術解決は、ノーマリオフトランジスタ及びノーマリオントランジスタの両方に適用されてもよい。
【００２８】
図２は、深さの機能として示されているトランジスタ１の伝導帯図である。比較として、図３は、深さの機能として従来技術のトランジスタの伝導帯図を示す。従来技術のトランジスタは、意図的にドープされず、その厚さが１．４０μｍである、ＧａＮ層上に形成された２５ｎｍのＡｌＧａＮ層を有している。
【００２９】
本発明に係るトランジスタ１に対する電位障壁は、約１．３ｅＶであることが観測されている。これに対し、従来技術に係るトランジスタの電位障壁は、約０．１５ｅＶである。本発明に係るトランジスタ１によって、特に高い電位障壁を得ることができ、例えば、電子ガス層１８の電子が層１３に捕まるのを回避する。シミュレーションによって、これらトランジスタの各電子ガス層における電子密度が実質的に等しいことを決定できる。その電子密度は、例えば、図２の例のトランジスタに対しては、約８．２＊１０１２ｃｍ−２であるのに対し、図３の例のトランジスタに対しては、約８．５＊１０１２ｃｍ−２である。本発明に係る電子ガス層１８の電子密度は、したがって、特に高いままである。
【００３０】
電子ガス層１８及びＧａＮ層１６に対する電位障壁の形成における層１４、１５及び１６の様々なパラメータの影響は、以下より詳細に説明されるであろう。
【００３１】
図４に示された一変形によれば、ＧａＮ層１９は、ＡｌＧａＮ層１７上に、それ自体知られた方法で、形成されており、ＡｌＧａＮ層１７の酸化を回避する。層１９は、層１７と接触するように、接触した状態でエッジングされている。層１９の厚さは、例えば、１及び３ｎｍの間である。
【００３２】
本発明に係るトランジスタ１の性能における様々なパラメータの影響を予測できるように、次の表記が以降で用いられるであろう。
Ｎｓ：電子ガス層における電子密度（ｉｎ  ｃｍ−２）；
μ２ＤＥＧ：電子ガス層における電子移動度（ｅｎ  ｃｍ２／Ｖｓ）；
ＮＤ：ｎドープＧａＮ層１５における供与体の体積密度（ｉｎ  ｃｍ−３）
ＮＡ：ｐドープＧａＮ層１４における受容体の体積密度（ｉｎ  ｃｍ−３）
ＮＡ-：削除されないだけの十分な厚さがあるｐドープＧａＮ層における受容体の体積密度（ｅｎ  ｃｍ−３）
ＮＤ＋：削除されないだけの十分な厚さがあるｎドープＧａＮ層における供与体の体積密度（ｅｎ  ｃｍ−３）
ｎｉ：室温でのＧａＮ層における真性キャリア密度（ｉｎ  ｃｍ−３）
ＲＴ：室温、３００Ｋまで取られる
Ｔ：Ｋにおける基板の温度
ＮＳＣ：トランジスタ１の層１６における電子密度（ｉｎ  ｃｍ−３）
Ｗｎ：ｎドープＧａＮ層１５の厚さ
Ｗｎｉｄ：意図的にドープされていないＧａＮ層１６の厚さ
Ｗｐ：ｐドープＧａＮ層１４の厚さ
Ｖｂｉ：層１４及び１５間の境界に形成されたｐ−ｎ接合の組込まれた電位
Ｖｂｂｐｎ：削除されたｐ−ｎ接合の電極を渡る電位障壁
Ｖｂｂｎｉｄ：意図的にドープされていないＧａＮ層１６の電極を渡る電位障壁
Ｖｂｂ：全電位障壁
ε０：真空の誘電率
εＳＣ：ＧａＮの誘電率
ｋ：ボルツマン定数＝１．３８０６４８８Ｅ−２３Ｊ／Ｋ
ｑ：電子の電荷≒１．６Ｅ−１９Ｃ
【００３３】
トランジスタ１のアクセスは、制御ゲート２３及びドレイン２２との間、及び、制御ゲート２３及びソース２１との間のゾーンを含み、そのゾーンは電子ガス層１８を含んでいる。
【００３４】
層１４及び１５間の接合の組込まれた電位は、次のように定義される。
【数１】
2017183703.tif 000003
【００３５】
マグネシウムを用いているｐドーピングによって、ＧａＮにおけるＭｇ受容体のイオン化エネルギーは、約１８０ｍｅＶである。イオン化は、したがって、温度ＲＴで部分的である。これは、したがって、温度ＲＴでの不等式ＮＡ−＜ＮＡによって、Ｖｂｉの計算に考慮される。
【００３６】
温度ＲＴでｎｉ＝１．９ｅ−１０ｃｍ−３の場合、ＮＤ≒ＮＤ＋＝１ｅ１６ｃｍ−３（シリコンドーピングで）、ＮＡ−＝１ｅ１７ｃｍ−３、Ｖｂｉ≒３．１Ｖが得られる。Ｖｂｉは、その関係が対数であり、及びｎｉの値が低いため、ＮＡ−及びＮＤ＋における変化に対してかなり鈍いままである。
【００３７】
電子ガス層１８と緩衝層１３との間に形成された電位障壁（電子が注入され、緩衝層１３の深い層に捕まるのを防止している）は、組み込まれた電位Ｖｂｉによって、現れ、次のものを含む。
一部に、層１４及び１５間に形成されたｐ−ｎ接合の電極を渡る電位障壁
【数２】
2017183703.tif 000004
一部に、ＧａＮ層１６の電極を渡る電位障壁
【数３】
2017183703.tif 000005
【００３８】
ｐ−ｎ接合の空間電荷ゾーンにおいて、受容体及び供与体の全てがイオン化され、したがって、それは、計算（Ｎａ−＝Ｎａ及びＮｄ＋＝Ｎｄ）に現れる全濃度となる。
【００３９】
層１４及び１５を組合せことで得られた電位障壁は、電子ガスを形成する層１６下に配置されたＡｌＧａＮの電位層の電位障壁（上記“Characteristics  of  AlGaN/GaN/AlGaN  double  heterojunction  HEMTｓ  with  an  improved  breakdown  voltage”で説明された例）よりも高いレベルとなる。
【００４０】
トランジスタ１の設計規則は引用されてもよい。
【００４１】
層１４のドーパントがマグネシウムである場合、ＮＡに対する末端リミットは次のもので決まる。
-マグネシウムをＧａＮ層１４に組込み、そのマグネシウムをそこで活性化するためのエピタキシ技術の能力（複合体、特に、Ｍｇ−Ｈ複合体によって、溶解限及びパッシベーションを説明している）、ＮＡに対しての最大の使用可能値は、現在、１ｅ１９ｃｍ−３である。
-その値は、Ｖｂｉ＞３Ｖ、すなわち、ＮＡ＞１ｅ１６ｃｍ−３であることが要求される。
【００４２】
この値の範囲内での、本発明係るトランジスタ１は、理論的に設計される得る。実際に、１ｅ１７ｃｍ−３＜ＮＡ＜１ｅ１８ｃｍ−３の濃度は、好都合に使用されてもよい。ＮＡ＞１ｅ１７ｃｍ−３によって、実質的に後障壁（＞１．３Ｖ）が得られ、ＮＡ＜１ｅ１８ｃｍ−３によって、ｐ層１４は厚さ（Ｗｐ＞１５ｎｍ）に関して、ロバストとなる。
【００４３】
層１５に対して、１ｅ１７ｃｍ−３間のＮＤ値及びＮＡは、例えば、特にＳｉでドーパントとして選択されてもよい。
【００４４】
組み込まれた電位Ｖｂｉは、引き続き、上述した関係に従って、計算されてもよい。
【００４５】
ＧａＮのｎ及びｐ層の厚さが、除去厚さＷｎ０及びＷｐ０よりも夫々大きい場合、ＧａＮのｎ層における対応する全除去厚さＷｎ０及びＧａＮのｐ層における対応する全除去厚さＷｐ０が計算されてもよい。
【００４６】
生成されるＧａＮ層１４及び１５の厚さを決定することができ、それら層は完全に除去され、次の不等式だけが観測される。
【数４】
2017183703.tif 000006
【００４７】
層１４は、好都合で完全に除去され、ホールの伝導層の滞留を回避し、そのホールは電界がＧａＮ層１３を貫通するのを防止し、それにより、トランジスタの耐電圧において実質的な減少を招いている。
【数５】
2017183703.tif 000007
【００４８】
Ｖｂｉ＝３．１Ｖ、ＮＡ＝１＊１０１８ｃｍ−３、および、ＮＤ＝１＊１０１８ｃｍ−３の場合、Ｗｐ０の値、４１ｎｍが得られる。そのロバストなエピタキシ生成を可能とするのに十分に高いＷｐ値が用いられている（例えば、Ｗｐ＞１０ｎｍ）。例えば、２８ｎｍのＷｐ値が、選択されてもよい。Ｗｐ値の減少は、電位障壁のレベルを低下させる。しかし、Ｗｐ値の減少は、ＧａＮ層１４の除去を保証する。Ｗｐは３０と５０ｎｍとの間であるのが好ましく、５０ｎｍに等しいがより好ましい。
【００４９】
ＧａＮ層１５の完全な除去を行うために、次の関係が証明されている。
【数６】
2017183703.tif 000008
【００５０】
例えば、ＮＡ＝ＮＤ＝１ｅ１８ｃｍ−３、Ｗｎｏ＝４１ｎｍ、の場合、２８ｎｍのＷｎ値が選択されてもよい。
【００５１】
好都合には、Ｗｎ≧０．２＊Ｗｎ０又はＷｎ≧１０ｎｍであり、電子ガス層１８に影響を与える除去を回避する。特に、層１５は、無視できない割合の組み込まれた電位を吸収しなければならない。十分に実質的な厚さＷｎが付加的に用いられ、接合により生成された電位障壁は、十分に発達した空間電荷を有する電子の層１５内への注入を防止するのに十分である。例えば、２８ｎｍのＷｎ値は、十分である。
【００５２】
好都合には、Ｗｎ０は、Ｗｎよりも大きく（例えば、Ｗｎ０＞Ｗｎ）、ＧａＮ層１５は、完全に、トランジスタ１の電極下で除去される。例えば、４１ｎｍのＷｎ０値に対し、４１ｎｍよりも小さなＷｎ値が選択されてもよい。
【００５３】
Ｗｎ＝２８ｎｍ、Ｗｐ＝２８ｎｍ、ＮＡ＝ＮＤ＝１ｅ１８ｃｍ−３の場合、約１．７ｅＶの電位障壁が得られ、０．９ｅＶの電位障壁が接合の電極を渡り、０．３ｅＶの電位障壁が層１６の電極を渡る。
【００５４】
層１６は、好都合には、層１４及び１５のドーパントの影響を介して、トランジスタの電極で電子ガス層１８のいかなる崩壊も防止するのに十分な厚さである。このように、好都合には、１００ｎｍ≧Ｗｎｉｄ≧５０ｎｍである（例えば、電子ガス層１８におけるマグネシウムの影響を制限するためにＷｎ＝２８ｎｍ、Ｗｎ＋Ｗｎｉｄ≧７８ｎｍにした場合得られる）。好都合には、Ｗｎｉｄ＝５０ｎｍである。
【００５５】
層１２乃至１８は、１つ又は同一の気相エピタキシ装置において連続的に形成されてもよく、一方で、もちろん、その工程は層のそれぞれに対し、エピタキシ条件を変えてもよい。層の夫々の形成に対するエピタキシパラメータは、当業者に対し、それ自体、知られている。
【００５６】
示された例では、バリア層１７は、ＡｌＧａＮから形成されている。本発明によれば、意図的にドープされていないＧａＮ層１６が電子ガスを境界で生成できるなら、他のどの半導体層もＧａＮ層上に配置されてもよい。層１７は、例えば、別の三元グループＩＩＩ窒化物合金であってもよい。層１７は、二元グループＩＩＩ窒化物合金、例えば、ＡｌＮであってもよい。
【００５７】
例では、層１７のＡｌＧａＮは、６及び９％の間のアルミニウム濃度を有しているが、他のアルミニウム割合がもちろん用いられてもよい。
【００５８】
様々な変形で、ＡｌＧａＮ層１７とＧａＮ層１６との間にＡｌＮ層を挿入することを考察でき、電子ガス及びその移動度の閉じ込め性を高める。このＡｌＮ層の厚さは、好都合には、５オングストローム及び２ｎｍの間である。
【００５９】
層１７は、好都合には、パッシベーション層によって覆われていてもよく、特に、トランジスタ１の電極間の絶縁性を改善する。パッシベーション層は、例えば、ＳｉＮからできていてもよい。ＳｉＮの層は、層１６及び１７の形成後エピタキシの取付けからウエハを除くことなく、エピタキシによって、配置されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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