[发明专利]场效应晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及场效应晶体管，并且具体地涉及包含III族氮化物半导体作为材料的异质结场效应晶体管(HJFET)。

背景技术

在非专利文献1和专利文献1中发现存在已知的常规异质结场效应晶体管(HJFET)。

图15是示出非专利文献1中描述的HJFET的结构的剖视图。

图15所示的HJFET具有缓冲层201、由氮化镓(GaN)构成的沟道层202和由氮化铝镓(AlGaN)构成的载流子供应层203，这些层以上述顺序堆叠在蓝宝石衬底200上。

在HJFET中，根据归因于GaN和AlGaN之间的晶格常数差的压电极化效应以及根据自发极化效应，在与载流子供应层203交界附近的沟道层202中形成二维电子气204。

在载流子供应层203上，形成源电极205S和漏电极205D，同时与其建立欧姆接触。栅电极207形成在介于源电极205S和漏电极205D之间的区域中的AlGaN载流子供应层203上，同时在界面203A处与载流子供应层203建立肖特基接触。

在载流子供应层203和栅电极207上，还提供由氮化硅(SiN)构成的表面钝化膜208。

作为选择，专利文献1描述了一种常关(normally-off)HJFET，该HJFET具有由未掺杂的GaN层构成的沟道层和形成在该沟道层上并与该沟道层接触的由AlGaN构成的阻挡层。为了实现HJFET的常关结构，所述HJFET固有地配置为常开(normally-on)，还描述了在栅电极下面的阻挡层中提供包含p型杂质的p型半导体层。

[非专利文献1]Y.Ando等人，Technical Digest of InternationalElectron Device Meeting，p.381，2001。

[专利文献1]日本专利申请公开号No.2004-273486。

发明内容

本发明所要解决的问题

顺便提及，已知由金属的功函数和诸如GaN、AlGaN等的III族氮化物半导体的电子亲和力之间的差确定与该半导体的肖特基界面处的势垒高度，因为费米能级的钉扎(pinning)仅发挥很小的影响。由于这个原因，例如Al组分比例为0.2的AlGaN的肖特基势垒高度将相对低至大约0.8到1.0eV，尽管稍微取决于电极金属。因此，如参考图15关于HJFET所描述的，使用AlGaN作为载流子供应层的III族氮化物HJFET遭受大密度的栅极泄漏电流的问题，这限制了工作漏电压。

此外，上面在背景技术中描述的专利文献1的结构遭受以下问题：由于其常关结构或由于具有正阈值电压，在除了栅电极正下方的区域之外的区域中形成p型半导体层会降低该区域中的沟道浓度，使得电流难以流过其中。

该结构还遭受以下问题：由于应当仅在栅电极正下方的区域附近引入p型杂质，因此制造过程复杂。

解决上述问题的手段

根据本发明，提供一种场效应晶体管，其包括：

由In_yGa_1-yN(0≤y≤1)构成的沟道层；

由Al_xGa_1-xN(0≤x≤1)构成的载流子供应层，该载流子供应层提供在沟道层上方并且包括至少一个p型层；以及

源电极、漏电极和栅电极，它们设置成通过所述p型层面向沟道层，并提供在载流子供应层上方，

其中满足下面的关系表达式：

[数学公式1]

5.6×10¹¹x＜N_A×η×t[cm^-2]＜5.6×10¹³x，

其中x表示载流子供应层的Al组分比例，t表示p型层的厚度，N_A表示杂质浓度，以及η表示活化比率。

根据本发明，还提供一种场效应晶体管，其包括：

由In_yGa_1-yN(0≤y≤1)构成的沟道层，其中形成二维电子气；

由Al_xGa_1-xN(0≤x≤1)构成的载流子供应层，该载流子供应层提供在沟道层上方并且包括至少一个p型层；以及

源电极、漏电极和栅电极，它们设置成通过所述p型层面向沟道层，并提供在载流子供应层上方，其中：

满足下面的表达式：

x_a＜x₁，