JP5092139B2 - ＧａＮ系高電子移動度電界効果トランジスタ - Google Patents

Description

本発明は、窒化アルミニュウム（ＡｌＮ）層をバリア層として有する窒化ガリウム（ＧａＮ）系の高電子移動度電界効果トランジスタ（ＧａＮ−ＨＥＭＴ）、特に、ＧａＮ−ＨＥＭＴ動作時の順方向電圧Ｖｆ（即ち、順方向ゲート電流が規定値以上に流れ始めるゲート電圧）の特性に強く影響を及ぼすエピタキシャル層におけるバリア層の構成に関するものである。

近年、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のうち、高耐圧で、高速動作が可能な窒化ガリウムアルミ（ＡｌＧａＮ）／窒化ガリウム（ＧａＮ）ヘテロ構造を有するＧａＮ−ＨＥＭＴが提案され、例えば、次のような文献等に記載されている。

特許第３７６８９４３号号公報 信学技法 TECHNICAL REPORT OF IEICE ED2003-200、p.41-45 Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 44, No. 9A (2005)、p.6490-6494

この特許文献１には、ガリウム（Ｇａ）やアルミニュウム（Ａｌ）等のＩＩＩ族窒化物のエピタキシャル基板の技術が記載されている。又、非特許文献１、２には、ＡｌＧａＮ／ＧａＮヘテロ構造を有するＧａＮ−ＨＥＭＴの技術が記載されている。

図２は、特許文献１や非特許文献１、２等に記載された従来のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴを示す模式的な断面図である。

このＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ１０は、サファイア基板１１を有し、このサファイア基板１１上に、電子走行層であるＧａＮチャネル層（これは結晶構造の特徴から「バッファ層」とも呼ばれる。）１２がエピタキシャル成長されている。更に、ＧａＮチャネル層１２上には、電子キャリア供給層であるＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＮバリア層（例えば、ｘ＝Ｏ．３、以下単に「ＡｌＧａＮバリア層」とも言う。）１３と、ＡｌＮバリア層１４とが形成されている。ＡｌＧａＮバリア層１３とＧａＮチャネル層１２とのヘテロ界面には、トランジスタ動作を担うキャリアとなる高電子移動度の二次元電子ガス（２ＤＥＧ）１５が発生する。ＡｌＧａＮバリア層１３上には、ソース電極１６とドレイン電極１７とが所定間隔隔てて形成され、更に、ＡｌＮバリア層１４上に、ゲート電極１８が形成される。

ここで、例えば、サファイア基板１１は、格子定数が４．７６３（２．７５）Å（但し、括弧の数字は、サファイア基板上にＧａＮ系半導体をエピタキシャル成長する場合のサファイアの擬似的なａ軸長）、ＧａＮチャネル層１２は、厚さが２μｍ、格子定数が３．１８９Å、ＡｌＧａＮバリア層１３は、厚さが２５ｎｍ、格子定数が３．１６６Å、ＡｌＮバリア層１４は、厚さが２ｎｍ、格子定数が３．１１２Åである。又、例えば、サファイア基板１１とＧａＮチャネル層１２間のａ軸格子ミスマッチは＋１５．９％、ＧａＮチャネル層１２とＡｌＧａＮバリア層１３間のａ軸格子ミスマッチは−０．７２％、ＡｌＧａＮバリア層１３とＡｌＮバリア層１４間のａ軸格子ミスマッチは−１．７１％である。

このようなＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ１０において、ＡｌＧａＮバリア層１３の自然分極と格子不整合の歪みで生じるピエゾ分極から、ＡｌＧａＮバリア層１３とＧａＮチャネル層１２のヘテロ界面に形成される２ＤＥＧ１５は、約１．０Ｅ１３ｃｍ^−２と非常に高濃度であることが知られている。これは、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系の２ＤＥＧと比べて約４〜１０倍と非常に大きい。又、ＡｌＮはＡｌＧａＮと比べて自然分極率が大きいため、ＡｌＮをバリア層（１４）として用いれば、２ＤＥＧ濃度の増大が期待されるのと同時に、ＡｌＮのバンドギャップエネルギー（禁制帯幅Ｅｇ）の大きさ（約６．２ｅＶ）から、ＦＥＴ動作時の順方向電圧Ｖｆ（規定値は例えば、１ｍＡ／ｍｍ）を向上させる期待がある。電圧Ｖｆの向上は、例えば、ノーマリオフＦＥＴであるエンハンスメントモードＦＥＴを作製する際、ＦＥＴの静特性である電流（Ｉ）−電圧（Ｖ）曲線上の負荷線を大振幅に出来るという点で非常に重要である。

ところが、ＡｌＮとＧａＮは格子ミスマッチが２％以上もあり、単結晶積層することが非常に難しいことが分かっている。特に、ＡｌＮを２ｎｍ以上積層すると格子ミスマッチのため、ＡｌＮバリア層１４に加わる引張圧力によって表面がひび割れ構造になる。

ＡｌＮをバリア層として用いる従来技術としては、ＡｌＧａＮバリア層１３とＧａＮチャネル層１２間の薄層スペーサとして、ＡｌＮ層１ｎｍを設ける例がある（非特許文献２）。

しかしながら、従来のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ１０では、図３及び図４に示すような課題があった。

図３は、図２のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ１０において、ＡｌＮバリア層１４を２ｎｍ以上形成した時の表面のＡＦＭ（Atomic Force Microscopy、原子間力顕微鏡）像を示す図である。図４は、図２のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ１０におけるショットキ電流（Ｉ）・電圧（Ｖ）特性を示す図であり、横軸はゲート電極１８に印加するゲート電圧Ｖｇｓ（Ｖ）、縦軸はゲート電極１８に流れるゲート電流Ｉｇｓ（Ａ）である。

前述したように、ＡｌＮをバリア層（１４）として用いると、ＡｌＮは分極も大きく、２ＤＥＧ濃度を高くでき、バンドギャップエネルギー（禁制帯幅Ｅｇ）が６．２ｅＶと大きいため、高い電圧Ｖｆが望めるが、格子ミスマッチが大きく、厚く積層出来ないという欠点がある。

又、ＡｌＮをＧａＮチャネル層１２とＡｌＧａＮバリア層１３との間のスペーサ層として用いる場合、このスペーサ層の厚さに最適値があり、１ｎｍよりも厚膜化すると２ＤＥＧ移動度が低下するという問題がある。これは、ＡｌＮ（格子定数３．１１２Å）と下層のＧａＮチャネル層１２（格子定数３．１８９Å）との格子ミスマッチが２％以上と大きいため、ＡｌＮ結晶品質が低下するためと考えられている。更に、ＡｌＮを２ｎｍ以上に厚く積層させると、ＡｌＮがひび割れ構造になり、この上層に積層する層の結晶性が非常に劣化する。

本願発明者の実験でも、図２のサファイア基板１１上にＧａＮチャネル層１２を積層し、バリア層にＡｌＮ層２ｎｍを持つ層構造では、図３に示すように、自乗平均粗さ（ＲＭＳ）が１．３３８ｎｍと非常に劣化し、ひび割れ構造になってしまった。表面のひび割れ構造は、単結晶に亀裂等が入っている状態であるため、素子特性に悪影響を及ぼす。このときの電圧Ｖｆの特性は、図４に示すように、０．９４Ｖと低い値になった。

本発明は、このような従来の課題を解決し、例えば、ＡｌＮ層を２ｎｍ以上積層しても表面のひび割れ構造が生じないＡｌＮ層をバリア層として有し、この結果として順方向電圧Ｖｆ特性が大きく改善されるＧａＮ−ＨＥＭＴを提供することを目的とする。

本発明のＧａＮ−ＨＥＭＴでは、ＡｌＮ層を有するＡｌＮテンプレートと、前記ＡｌＮテンプレート上にエピタキシャル成長されたＧａＮチャネル層と、前記ＧａＮチャネル層上に形成されたサンドイッチ構造の層とを有している。前記サンドイッチ構造の層は、下層側のＡｌ_ｘＧａ_１-ｘＮバリア層（０≦ｘ＜０．６）と、前記Ａｌ_ｘＧａ_１-ｘＮバリア層上に位置する上層側のＡｌ_ｘＧａ_１-ｘＮキャップ層（０≦ｘ＜０．６）とにより、厚さ２ｎｍ以上のＡｌＮバリア層が挟み込まれた構造をしている。

本発明によれば、ＡｌＮテンプレートを用いているので、ＧａＮチャネル層の転位を大幅に改善できる。しかも、ＡｌＧａＮキャップ層とＡｌＧａＮバリア層とで、厚さ２ｎｍ以上のＡｌＮバリア層を挟み込むサンドイッチ構造にしているので、ＡｌＮバリア層の引張圧力を緩和出来、更に、ＡｌＧａＮキャップ層によりＡｌＮバリア層の酸化を抑制出来る。これにより、表面が平坦なＡｌＮバリア層を形成でき、順方向電圧Ｖｆを改善できる。

本発明の最良の形態のＧａＮ−ＨＥＭＴは、例えば、サファイヤ基板、炭化シリコン（ＳｉＣ）基板、シリコン（Ｓｉ）基板等の成長基板上に厚さ１μｍ以上のＡｌＮ層が形成されたＡｌＮテンプレートと、前記ＡｌＮテンプレート上にエピタキシャル成長されたＧａＮチャネル層と、前記ＧａＮチャネル層上に形成された下層のＡｌ_ｘＧａ_１ーｘＮバリア層（０≦ｘ＜０．６）、厚さ２ｎｍ以上の中間のＡｌＮバリア層、及び上層側のＡｌ_ｘＧａ_１ーｘＮキャップ層（０≦ｘ＜０．６）からなるサンドイッチ構造の層とを有している。更に、前記Ａｌ_ｘＧａ_１ーｘＮキャップ層上には、ゲート電極が形成されている。

（実施例１の構成）
図１は、本発明の実施例１におけるＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴを示す模式的な断面図である。

このＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ２０は、ＡｌＮテンプレート２１を有している。ＡｌＮテンプレート２１は、成長基板（例えば、サファイア基板）２１ａ上にＡｌＮ層２１ｂが形成された基板であり、このＡｌＮ層２１ｂ上に、電子走行層であるＧａＮチャネル層（「バッファ層」ともいう。）２２がエピタキシャル成長されている。ＡｌＮテンプレート２１は、特許文献１にも記載されているように、サファイア基板２１ａの格子定数とＧａＮの格子定数とのミスマッチを緩和させ、その上層のエピタキシャル層であるＧａＮチャネル層２２の結晶品質を向上させる効果がある。

ＧａＮチャネル層２２上には、電子キャリア供給層であるＡｌＧａＮバリア層（即ち、Ａｌ_ｘＧａ_１ーｘＮバリア層、０≦x＜０．６、例えば、ｘ＝０．３）２３と、ＡｌＮバリア層２４とが形成され、更にこの上に、ＡｌＧａＮキャップ層（即ち、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＮキャップ層０≦x＜０．６、例えば、ｘ＝０．３）２５が形成されている。ＡｌＧａＮバリア層２３とＧａＮチャネル層２２とのヘテロ界面には、トランジスタ動作を担うキャリアとなる高電子移動度の２ＤＥＧ２６が発生する。

又、例えば、ＡｌＧａＮバリア層２３上には、ＡｌＧａＮキャップ層２５及びＡｌＮバリア層２４の一部がホトリソグラフィ技術等により開口されて、ソース電極２７とドレイン電極２８とが所定間隔隔てて形成され、更に、ＡｌＧａＮキャップ層２５上に、ゲート電極２９が形成されている。

ここで、例えば、サファイア基板２１ａは、格子定数が４．７６３（２．７５）Å、ＡｌＮ層２１ｂは、厚さが１μｍ以上、格子定数が３．１１２Å、ＧａＮチャネル層２２は、厚さが２μｍ、格子定数が３．１８９Å、ＡｌＧａＮバリア層２３は、厚さが２５ｎｍ、格子定数が３．１６６Å、ＡｌＮバリア層２４は、厚さが２ｎｍ以上、格子定数が３．１１２Å、ＡｌＧａＮキャップ層２５は、厚さが５ｎｍ、格子定数が３．１６６Åである。又、例えば、サファイア基板２１ａとＡｌＮ層２１ｂ間のａ軸格子ミスマッチは＋１３．１％、ＡｌＮ層２１ｂとＧａＮチャネル層２２間のａ軸格子ミスマッチは＋２．４％、ＧａＮチャネル層２２とＡｌＧａＮバリア層２３間のａ軸格子ミスマッチは−０．７％、ＡｌＧａＮバリア層２３とＡｌＮバリア層２４間のａ軸格子ミスマッチは−１．７％、ＡｌＮバリア層２４とＡｌＧａＮキャップ層２５間のａ軸格子ミスマッチは＋１．７％である。

（実施例１の効果）
本実施例１によれば、以下の（ａ）〜（ｅ）のような効果がある。

（ａ） 図５は、図１のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ２０における表面ＡＦＭ像を示す図である。更に、図６は、図１のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ２０におけるショットキ電流（Ｉ）・電圧（Ｖ）特性を示す図であり、横軸はゲート電極２９に印加するゲート電圧Ｖｇｓ（Ｖ）、縦軸はゲート電極２９に流れるゲート電流Ｉｇｓ（Ａ）である。

本実施例１では、ＡｌＮテンプレート２１を使用し、且つＡｌＧａＮキャップ層２５を設ける構造にすることにより、ＡｌＮバリア層２４を２ｎｍ以上積層しても、図５に示すように、表面には綺麗なステップ構造（ＲＭＳ：０．２２４ｎｍ）が観察された。これにより、図６に示すように、ＦＥＴ動作時の順方向電圧Ｖｆが例えば１．４Ｖとなり、従来の図４に示す電圧Ｖｆ＝０．９４Ｖに比べて電圧Ｖｆを０．４６Ｖ大幅に改善できた。

（ｂ） 図７は、従来の図２のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ１０における断面のＴＥＭ（透過電子顕微鏡）写真を示す図、及び、図８は、図７中のＡｌＧａＮバリア層１３及びＡｌＮバリア層１４における拡大図である。

図７及び図８において、ＧａＮチャネル層１２は、不純物の混入を極力無くしたアンドープ（ｉ）のｉ−ＧａＮバッファ層により形成されている。この図７及び図８から明らかなように、従来のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ１０では、ＧａＮチャネル層１２の格子ミスマッチによる転移密度３０が約２．５×１０^９と非常に多いことが分かる。又、ＡｌＮバリア層１４に深さ約１０ｎｍにひび割れ３１が発生している。

図９は、本実施例１の図１のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ２０における断面ＴＥＭ写真を示す図、及び、図１０は、図９中のＡｌＧａＮバリア層２３、ＡｌＮバリア層２４、及びＡｌＧａＮキャップ層２５における拡大図である。

図９及び図１０において、ＧａＮチャネル層２２は、ｉ−ＧａＮバッファ層により形成されている。この図９及び図１０から明らかなように、本実施例１のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ２０では、ＡｌＮテンプレート２１上に形成したＧａＮチャネル層２２の格子ミスマッチによる転位密度３２が約２．５×１０^８へと低減され、表面状態と共に良好な結果になっていることが分かる。

この本実施例１の結果は、ＡｌＮテンプレート２１を用いることにより、ＧａＮチャネル層２２内に走る刃状転位（３２）が低減された効果である。これは従来の図７及び図８と本実施例１の図９及び図１０との断面ＴＥＭ写真を比較すれば、一目瞭然である。この効果は、ＡｌＮテンプレート２１の使用により、ＧａＮチャネル層２２の転位が一桁程度（３．０×１０９ｃｍ^−２→３．０×１０８ｃｍ^−２）低減されるため、特許文献１にも記載されているように、その上層に成長されるＡｌＧａＮバリヤ層２３やＡｌＮバリア層２４の結晶性も向上したためである。

（ｃ） 図１１は、図１のＡｌＧａＮキャップ層２５を形成しないときのＡｌＮバリア層２ｎｍのＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴを示す模式的な断面図であり、図１２は、図１１のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴにおける表面ＡＦＭ像を示す図（ＲＭＳ：０．３２２ｎｍ）、図１３は、図１１のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴにおけるショットキ電流（Ｉ）・電圧（Ｖ）特性を示す図（Ｖｆ＝１．１Ｖ）である。

図１１〜図１３に示すように、ＡｌＧａＮキャップ層２５を形成しないときには、厚さ２ｎｍのＡｌＮバリア層２４の表面がひび割れ構造になっている。従来の図２で示した厚さ２ｎｍのＡｌＮバリア層１４の積層は、表面酸化の抑制が鍵となっている。

図１４は、図１のＡｌＧａＮキャップ層２５を形成しないときのＡｌＮバリア層１ｎｍのＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴを示す模式的な断面図であり、図１５は、図１４のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴにおける表面ＡＦＭ像を示す図（ＲＭＳ：０．３２２ｎｍ）、図１６は、図１４のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴにおけるショットキ電流（Ｉ）・電圧（Ｖ）特性を示す図（Ｖｆ＝１．２Ｖ）である。

図１４〜図１６に示すように、厚１ｎｍのＡｌＮバリア層２４は、平坦に積層出来る。
本実施例１によれば、ＡｌＧａＮキャップ層２５を用いることで、ＡｌＮ層バリア層２４に掛かる引張圧力が緩和される効果と、ＡｌＮバリア層２４の表面酸化を抑制された効果が、表面のひび割れ構造改善に重要であることが分かった。これは、図１１〜図１３に示すように、ＡｌＮテンプレート２１を用いたとしても、表層に２ｎｍ積層したＡｌＮバリア層２４がひび割れ構造をしていた結果により明らかである。これに対し、図１４〜図１６に示すように、表層に１ｎｍ積層したＡｌＮバリア層２４にはひび割れ構造がなかった。従って、厚さ２ｎｍのＡｌＮバリア層２４を積層することで表面ひび割れ構造になることは、ＡｌＮテンプレート２１であってもそうでなくても同様である。

ＦＥＴ動作時の順方向電圧Ｖｆを計測すると、図１３に示すように表層ＡｌＮ２ｎｍの場合はＶｆ＝１．１Ｖであり、図１６に示すように表層ＡｌＮ１ｎｍの場合はＶｆ＝１．２Ｖである。通常ならばバンドギャップの大きなＡｌＮ層を厚く積層したＦＥＴの順方向電圧Ｖｆが向上するのに対して、この結果は逆の結果となっている。これは、ＡｌＮバリア層２４の酸化の影響と、これに伴うひび割れによる漏れ電流の影響であることが考えられる。

図８に示すように、従来のひび割れ３１の深さは約１０ｎｍに達しているため、このエリアにショットキーゲート電極１８が形成されると、ひび割れ３１にゲート電極１８が挿入されて電界が集中する。そのため、順方向、及び逆方向電流が増大すると思われる。

（ｄ） 前記（ｃ）の結果から、ＡｌＮ層２ｎｍをバリア層（２３）として用いるためには、次の（１）、（２）の２点が重要な要素となる。

（１） ＡｌＮテンプレート２１を用いること。これは、ＧａＮチャネル層２２の転位を大幅に改善する効果がある。

（２） ＡｌＧａＮキャップ層２５とＡｌＧａＮバリア層２４とで、厚さ２ｎｍのＡｌＮバリア層２３を挟み込むサンドイッチ構造にすること。これは、ＡｌＮバリア層２３の引張圧力が緩和され、更に、ＡｌＧａＮキャップ層２５によりＡｌＮバリア層２４の酸化が抑制される効果がある。

この（１）及び（２）の２点の合成効果により、表面が平坦なＡｌＮ２ｎｍを有するバリア層（２４）を形成できた。このエピタキシャル構造基板を用いて作製したＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ２０の順方向電圧Ｖｆは、図６に示すように、１．４Ｖと従来のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ１０に比べて０．４６Ｖ改善していることが分かった。

（ｅ） 本実施例１の実験では、ＡｌＧａＮバリア層２３、及びＡｌＧａＮキャップ層２５共にＡｌ組成ｘ＝０．３で実験したが、Ａｌ組成ｘ＝０．６程度まではＡｌＧａＮ／ＧａＮへテロ構造において平坦な表面を作製出来ることが非特許文献１で示されているので、本発明では、ＡｌＧａＮバリア層２３、及びＡｌＧａＮキャップ層２５のＡｌ組成ｘについては、０≦ｘ＜０．６の範囲で好適な結果を期待出来る。

（変形例）
本発明は、図示の実施例１に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の（Ａ）、（Ｂ）のようなものがある。

（Ａ） ＡｌＮテンプレート２１を構成するサファイア基板１１は、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板等の他の成長基板を用いても実施例１とほぼ同様の作用効果が得られる。

（Ｂ） ソース電極２７やドレイン電極２８は、図１中の位置とは異なる位置に設けても良い。

本発明の実施例１におけるＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴを示す模式的な断面図である。 従来のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴを示す模式的な断面図である。 図２のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ１０において、ＡｌＮバリア層１４を２ｎｍ以上形成した時の表面ＡＦＭ像を示す図である。 図２のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ１０におけるショットキＩ・Ｖ特性を示す図である。 図１のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ２０における表面ＡＦＭ像を示す図である。 図１のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ２０におけるショットキＩ・Ｖ特性を示す図である。 従来の図２のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ１０における断面ＴＥＭ写真を示す図である。 図７中のＡｌＧａＮバリア層１３及びＡｌＮバリア層１４における拡大図である。 本実施例１の図１のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ２０における断面ＴＥＭ写真を示す図である。 図９中のＡｌＧａＮバリア層２３、ＡｌＮバリア層２４、及びＡｌＧａＮキャップ層２５における拡大図である。 図１のＡｌＧａＮキャップ層２５を形成しないときのＡｌＮバリア層２ｎｍのＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴを示す模式的な断面図である。 図１１のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴにおける表面ＡＦＭ像を示す図である。 図１１のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴにおけるショットキＩ・Ｖ特性を示す図である。 図１のＡｌＧａＮキャップ層２５を形成しないときのＡｌＮバリア層１ｎｍのＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴを示す模式的な断面図である。 図１４のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴにおける表面ＡＦＭ像を示す図である。 図１４のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴにおけるショットキ電流Ｉ・Ｖ特性を示す図である。

符号の説明

２０ ＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ
２１ ＡｌＮテンプレート
２１ａ サファイア基板
２１ｂ ＡｌＮ層
２２ ＧａＮチャネル層
２３ ＡｌＧａＮバリア層
２４ ＡｌＮバリア層
２５ ＡｌＧａＮキャップ層
２７ ソース電極
２８ ドレイン電極
２９ ゲート電極

Claims (3)

1. ＡｌＮ層を有するＡｌＮテンプレートと、
   前記ＡｌＮテンプレート上にエピタキシャル成長されたＧａＮチャネル層と、
   前記ＧａＮチャネル層上に形成された下層側のＡｌ_ｘＧａ_１-ｘＮバリア層（０≦ｘ＜０．６）と、前記Ａｌ_ｘＧａ_１-ｘＮバリア層上に位置する上層側のＡｌ_ｘＧａ_１-ｘＮキャップ層（０≦ｘ＜０．６）とにより、厚さ２ｎｍ以上のＡｌＮバリア層が挟み込まれたサンドイッチ構造の層と、
   を有することを特徴とするＧａＮ系高電子移動度電界効果トランジスタ。
2. 前記ＡｌＮテンプレートは、サファイア基板、ＳｉＣ基板、又はＳｉ基板を含む成長基板上に厚さ１μｍ以上の前記ＡｌＮ層が形成されていることを特徴とする請求項１記載のＧａＮ系高電子移動度電界効果トランジスタ。
3. 前記Ａｌ_ｘＧａ_１-ｘＮキャップ層上には、ゲート電極が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のＧａＮ系高電子移動度電界効果トランジスタ。

Images