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公開番号2025112313
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-31
出願番号2025065756,2022571884
出願日2025-04-11,2021-05-27
発明の名称縦型HEMT及び縦型HEMTを製造する方法
出願人エピノバテック、アクチボラグ,EPINOVATECH AB
代理人個人,個人,個人
主分類H10D 30/80 20250101AFI20250724BHJP()
要約【課題】縮小化された縦型縦型高電子移動度トランジスタ(HEMT)及び縦型HEMTを製造する方法を提供する。
【解決手段】HEMT100は、ドレインコンタクト410と、少なくとも1つの縦型ナノワイヤ510及び少なくとも1つの縦型ナノワイヤ510を横方向に囲む支持材520を備えるナノワイヤ層500と、ナノワイヤ層上に配置されており、かつ、ヘテロ接合をともに形成するAlGaN層610及びGaN層620を備えるヘテロ構造600と、ヘテロ構造600と接触している少なくとも1つのソースコンタクト420a、420bと、少なくとも1つの縦型ナノワイヤ510の上方に配置され、ヘテロ構造600と接触しているゲートコンタクト430と、を備え、少なくとも1つの縦型ナノワイヤ510が、ドレインコンタクトとヘテロ構造との間に電子輸送チャネルを形成している。
【選択図】図1a
特許請求の範囲【請求項１】
縦型高電子移動度トランジスタ、ＨＥＭＴ（１００）であって、
ドレインコンタクト（４１０）と、
前記ドレインコンタクト（４１０）上に配置されており、かつ１０～５００ｎｍの範囲の直径を有するワイヤである少なくとも１つの縦型ナノワイヤ（５１０）、及び前記少なくとも１つの縦型ナノワイヤ（５１０）を横方向に囲む支持材（５２０）を備える、ナノワイヤ層（５００）と、
前記ナノワイヤ層上に配置されており、かつヘテロ接合をともに形成するＡｌＧａＮ層（６１０）及びＧａＮ層（６２０）を備える、ヘテロ構造（６００）と、
前記ヘテロ構造（６００）と接触している少なくとも１つのソースコンタクト（４２０ａ、４２０ｂ）であって、前記少なくとも１つのソースコンタクト（４２０ａ、４２０ｂ）が、前記少なくとも１つの縦型ナノワイヤ（５１０）から横方向にオフセット（offset）されている、少なくとも１つのソースコンタクト（４２０ａ、４２０ｂ）と、
前記少なくとも１つの縦型ナノワイヤ（５１０）の上方に配置された、前記ヘテロ構造（６００）と接触しているゲートコンタクト（４３０）と、
を備え、
前記少なくとも１つの縦型ナノワイヤ（５１０）が、前記ドレインコンタクトと前記ヘテロ構造との間に電子輸送チャネルを形成している、
縦型高電子移動度トランジスタ、ＨＥＭＴ（１００）。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記少なくとも１つの縦型ナノワイヤ（５１０）が、前記少なくとも１つの縦型ナノワイヤ（５１０）の第１の端（５１１）において前記ドレインコンタクト（４１０）と直接接触しており、前記少なくとも１つの縦型ナノワイヤ（５１０）の第２の端（５１２）において前記ヘテロ構造（６００）と直接接触している、
請求項１に記載の縦型ＨＥＭＴ。
【請求項３】
前記少なくとも１つの縦型ナノワイヤ（５１０）の材料が、前記支持材（５２０）とは異なる、
請求項１又は２に記載の縦型ＨＥＭＴ。
【請求項４】
前記少なくとも１つの縦型ナノワイヤ（５１０）が、ＧａＮを含む、
請求項１から３のいずれか一項に記載の縦型ＨＥＭＴ。
【請求項５】
前記少なくとも１つの縦型ナノワイヤ（５１０）が、ｎドープＧａＮを含み、前記支持材（５２０）が、ｐドープＧａＮを含む、
請求項１又は２に記載の縦型ＨＥＭＴ。
【請求項６】
前記支持材（５２０）が、電流阻止層であるように構成されている、
請求項１から５のいずれか一項に記載の縦型ＨＥＭＴ。
【請求項７】
前記少なくとも１つの縦型ナノワイヤ（５１０）が、前記ゲートコンタクト（４３０）と横方向に整列している、
請求項１から６のいずれか一項に記載の縦型ＨＥＭＴ。
【請求項８】
前記少なくとも１つの縦型ナノワイヤ（５１０）の長さ（Ｌ）が、５０ｎｍ～５００ｎｍの範囲であり、好ましくは１５０ｎｍ～２５０ｎｍの範囲である、
請求項１から７のいずれか一項に記載の縦型ＨＥＭＴ。
【請求項９】
前記ナノワイヤ層（５００）が、複数の縦型ナノワイヤ（５１０）を備える、
請求項１から８のいずれか一項に記載の縦型ＨＥＭＴ。
【請求項１０】
前記ＧａＮ層（６２０）が、前記ＡｌＧａＮ層（６１０）上に配置されている、
請求項１から９のいずれか一項に記載の縦型ＨＥＭＴ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、縦型高電子移動度トランジスタ、ＨＥＭＴ、及びそのようなトランジスタの製造方法に関する。具体的には、本発明は、縦型ＨＥＭＴに関し、これは、主電流の流れが表面に対して縦方向に、又は垂直に向けられることを意味する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
ＨＥＭＴは、ＧａＮ及びＡｌＧａＮ等の異なるバンドギャップを有する材料のヘテロ接合を含む電界効果トランジスタの一種である。トランジスタの向きは横方向又は縦方向とすることができ、これは、トランジスタのソースコンタクトとドレインコンタクトとの間の電流の流れが、トランジスタの表面又はトランジスタが基づく基板に対して垂直又は平行のいずれかとすることができることを意味する。縦型ＨＥＭＴでは、ドレインコンタクトをデバイスの底部に置くことができ、ソースコンタクトを頂部に置くことができる。トランジスタの動作、すなわち、電流がソースコンタクトとドレインコンタクトとの間で伝導されるか否かは、ゲートコンタクトへの電圧の印加によって制御される。より伝統的な横型ＨＥＭＴでは、電流は主に、異なるバンドギャップの材料のヘテロ接合間の界面に形成されたいわゆる二次元電子ガスである２ＤＥＧを介して媒介され、トランジスタを通って水平方向に流れる。縦型ＨＥＭＴでは、名前が示唆し得るように、電流の流れもまた重要な縦型要素を含む。縦型ＨＥＭＴの主縦方向導電部分は、しばしば縦型ＨＥＭＴの開口部と呼ばれる。縦型ＨＥＭＴは、一般に、コンタクトの底部／裏面のより効果的な使用の可能性にある程度起因して、トランジスタの改善されたエリア縮小化を可能にする。しかしながら、縦型ＨＥＭＴの縮小化を継続するためにはさらなる改良が必要であり、ＨＥＭＴの新しい態様を考える必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本開示の目的は、上記の懸念に少なくとも対処することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の態様によれば、縦型高電子移動度トランジスタ、ＨＥＭＴが提供される。縦型ＨＥＭＴは、ドレインコンタクトを備える。縦型ＨＥＭＴは、ナノワイヤ層を備える。ナノワイヤ層は、ドレインコンタクト上に配置されている。ナノワイヤ層は、少なくとも１つの縦型ナノワイヤを備える。ナノワイヤ層は、少なくとも１つの縦型ナノワイヤを横方向に囲む支持材を備える。縦型ＨＥＭＴは、ナノワイヤ層上に配置されたヘテロ構造を備える。ヘテロ構造は、ともにヘテロ接合を形成するＡｌＧａＮ層及びＧａＮ層を備える。縦型ＨＥＭＴは、ヘテロ構造と接触している少なくとも１つのソースコンタクトを備える。縦型ＨＥＭＴは、ヘテロ構造と接触しているゲートコンタクトを備える。ゲートコンタクトは、少なくとも１つの縦型ナノワイヤの上方に配置された。少なくとも１つの縦型ナノワイヤは、ドレインコンタクトとヘテロ構造との間に電子輸送チャネルを形成している。
【０００５】
別の層又は構造上に配置されている層又は構造は、基板が図の底部にあるデバイスの側面／断面図から見て、層又は構造が他の層又は構造の実質的に上方に位置すると理解されるべきである。層又は構造は、実質的に上方にある限り、他の層又は構造と直接接触していてもよく、又はそうでなくてもよい。しかしながら、これは、同じ側面／断面図から見て、２つの層又は構造が互いに縦方向に重なり合うことを制限すると解釈されるべきではない。縦方向及び横方向等の方向を示す用語は、この同じ文脈で理解されるべきである。
【０００６】
ヘテロ構造という用語は、２つの間に明確に定義された界面／遷移を有する実質的に２つの異なる構造からなる単一の一体構造として理解されるべきである。
【０００７】
本発明者は、縦型ＨＥＭＴ開口部として縦型ナノワイヤ構造を利用することによって、縦型ＨＥＭＴのさらなる縮小化が可能になり得ることを認識した。極端な場合、電子輸送チャネルとしてただ１つのナノワイヤを使用することによって、真に極小サイズのＨＥＭＴが作成され得る。
【０００８】
さらに、縦型ナノワイヤは、それらの実質的に一次元の電子輸送特性のために、縦型ＨＥＭＴにおいて有益であると考えられるべきである。この特徴は、材料構造及びそれがナノワイヤに形成される方法に起因し得、同じ又は同様の元素組成のバルク材料の同様の寸法構造で解釈されるべきではない。
【０００９】
ナノワイヤは、バルク材料と比較して材料欠陥が著しく少ないことを特徴とし得、それらの組み込みの利益をさらに追加する。より欠陥が少ないことにより、一般に、電気伝導特性が改善される。
【００１０】
縦型ナノワイヤはまた、ナノワイヤがエピタキシャル形成中に実質的に自己整合しているため、バルク材料の同様のスケールで、高品質の開口部よりも製造するのに複雑にならない可能性がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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