Feldeffekttransistor Die Erfindung betrifft einen Feldeffekttransistor. Feldeffekttransistoren werden beispielsweise für Verstärker- und Regelanwendungen eingesetzt. Dabei gibt es verschiedene Ausführungen, beispielsweise mit Metall- Halbeiter-Gate-Kontakten oder mit Metall-Isolator-Gate-Kontaktenin Silizium, bei welcheneine Gatespannungdie Leitfähigkeit zwischen einem Sourcekontakt und einem Drainkontakt steuert. In Verbindungshalbleitern werden solche Transistoren meist als Heterostrukturenrealisiert, in welchen derleitfähige Kanal an der Heterogrenzfläche von zwei Materialien mit unterschiedlicher Bandlücke entsteht. Dort kann beispielsweise in Gruppe-lll-Nitriden durch die unterschiexliche Polarisation der Materialien eine Ladungsträgeranhäufung entstehen. In Gruppe-Ill-Arseniden und in Phosphiden können beispielsweise durch eine Dotierung im Material mit der größeren Bandlücke Ladungsträger erzeugt werden, welche sich an der Grenzfläche ansammeln. Im idealen Fall bildet sich dort ein zweidimensionales Elektronengas aus, das eine hohe Ladungsträgermobilität aufweist und prädestiniert für Hochfrequenzanwendungen und effiziente Spannungswandlerist. Insbesondere Bauelemente, welche auf Gruppe-Ill-Nitriden basieren, jedoch auch andere Bauelemente sind hochinteressant für Anwendungen bei hohen Temperaturen oder auch unter hohen Dosen ionisierender Strahlung, wie sie insbesondere im Weltraum vorhanden sind. Obwohldie prinzipielle Funktion dieser Bauelemente auch unter extremen Bedingungenlangeerhalten bleibt, ändern sich bei hohen Dosendie Kenndaten von Transistoren. So kann beispielsweise ein Strom absinken, d.h. ein Kanalwiderstand kann sich erhöhen. Des Weiteren kann sich eine Einsatzspannung ändern, bei welcher die am Gate angelegte Spannung, je nach Ausführung des Bauelements, den Kanal öffnet oder schließt. Durch diese Änderung kann ein Schaltkreis nach langer Bestrahlung seine eigentliche Funktion verlieren oder es müssen Vorkehrungen zur Anpassungeiner Steuerspannung des Gates an die veränderten Bauelementeigenschaften getroffen werden. Wesentlich für diese Änderung scheint bei Feldeffekttransistoren der Eintrag von Defekten im Bereich unter dem Kanalzu sein, wobei solche Defekte Ladungsträger aus der Umgebungeinfangen, wodurch die Ladungsträgerdichte abnimmt und sich die Einsatzspannung verschiebt. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Feldeffekttransistor alternativ, beispielsweise mit verbesserter Strahlungsresistenz, bereitzustellen. Dies wird erfindungsgemäßdurch einen Feldeffekttransistor nach Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den Unteransprüchen entnommen werden. DerInhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahmezum Inhalt der Beschreibung gemacht. Die Erfindung betrifft einen Feldeffekttransistor. Der Feldeffekttransistor weist eine untere Halbleiterschicht mit einer ersten Bandlücke auf. Der Feldeffekttransistor weist eine obere Halbleiterschicht mit einer zweiten Bandlücke auf. Die zweite Bandlückeist unterschiedlich zur ersten Bandlücke. Die obere Halbleiterschichtist auf der unteren Halbleiterschicht angeordnet. Der Feldeffekttransistor weist einen Sourcekontakt auf, welcher die untere Halbleiterschicht kontaktiert. Der Feldeffekttransistor weist einen Drainkontakt auf, welcher die untere Halbleiterschicht kontaktiert. Des Weiteren weist der Feldeffekttransistor eine Gatestruktur auf, welche auf der oberen Halbleiterschicht angeordnetist. Unterhalb der oberen Halbleiterschicht ist mit Abstand zur oberen Halbleiterschicht eine Ladungsträgerreservoirschicht ausgebildet, welche im Vergleich zur Umgebung eine erhöhte Ladungsträgerdichte aufweist. Mittels eines solchen Feldeffekttransistors kann die Resistenz gegenionisierende Strahlung, welche beispielsweise im Weltraum auftritt, deutlich erhöht werden. Diesliegt daran, dass die Ladungsträgerreservoirschicht ein Reservoir an Ladungsträgern bereitstellt, welche in Defekte, die sich aufgrund von Strahlung ausbilden, übergehen und die Defekte damit neutralisieren können. Dadurch wird verhindert, dass die Defekte aufgrund eines etwaigen Einfangs von Ladungsträgern von außerhalb der Ladungsträgerreservoirschicht signifikante Wirkungen auf die elektrischen Eigenschaften des Feldeffekttransistors haben. Durch die Bezeichnungen „untere Halbleiterschicht“ und „obere Halbleiterschicht“ wird eine räumliche Orientierung im Feldeffekttransistor eingeführt. Dies kann beispielsweise bedeuten, dassin einer realen Anordnungdie untere Halbleiterschichttatsächlich unterhalb der oberen Halbleiterschicht angeordnetist. Dies ist jedoch nicht zwingend. Diese Bezeichnungendienenlediglich dazu, die räumlichen Verhältnisse im Feldeffekttransistor zu definieren und sind unabhängig davon, wie der Feldeffekttransistorrelativ zur Erdoberfläche steht. Wird der Feldeffekttransistor beispielsweise gedreht, so kann sich — bezogen auf ein externes Bezugssystem wie beispielsweise die Erdoberfläche — auch die untere Halbleiterschicht oberhalb der oberen Halbleiterschicht befinden. In typischen Wachstumsprozessen wird jedoch beispielsweise die untere Halbleiterschicht zuerst gewachsen und dann wird die obere Halbleiterschicht darauf gewachsen, wobei auchdies nicht zwingendist und auch in anderen geometrischen Orientierungen erfolgen kann. Durch den Unterschied zwischen den beiden erwähnten Bandlücken wird typischerweisein der unteren Halbleiterschicht ein Ladungsträgerkanal, also beispielsweise ein Elektronenkanal oder ein Löcherkanal, ausgebildet. Beispielsweise könnendie jeweiligen Ladungsträger ein zweidimensionales Elektronengas oderein zweidimensionales Löchergas ausbilden. Dies kann beispielsweise auch durch eine zusätzliche Dotierung unterstützt werden, beispielsweise wie weiter unten näher beschrieben werden wird. Sourcekontakt und Drainkontakt dienen typischerweise dazu, einen elektrischen Anschlusseines in der unteren Halbleiterschicht ausgebildeten Kanals zu erreichen. Sie sind typischerweise so ausgebildet, dass sie den leitfähigen Kanal bzw. ein ausgebildetes Elektronengas oder Löchergas kontaktieren. Beispielsweise kann am Drainkontakt relativ zum Sourcekontakt eine elektrische Spannung angelegt werden, wobeimittels des Feldeffekttransistors der Stromfluss gesteuert werden kann. Hierzu kann insbesondere mittels der Gatestruktur eine Steuerspannung angelegt werden, wobeibeispielsweise bei Ausbildung eines Ladungsträgerkanals im Grundzustand (was einer Ausbildung als im Grundzustand eingeschalteter Transistor entspricht, auch als „hormally on“ bezeichnet) durch Verdrängung dieser Ladungstrager ein hochohmiger Zustand erreicht werden kann, wohingegen im Grundzustand eine gute Leitfähigkeit vorhanden ist. Auch die entgegengesetzte Ausführung ist jedoch möglich. Die

Gatestruktur kann insbesondere einen Heteroübergang und/oder eine nicht oder schlecht elektrisch leitende Schicht wie beispielsweise ein Dielektrikum aufweisen, um eine Entkopplung von den Halbleiterschichten zu erreichen. Typischerweise ist an der Gatestruktur ein gut elektrisch leitfähiges Material ausgebildet, mittels welchem eine Gatespannung als Steuerspannung angelegt werden kann. Das erwähnte gut elektrisch leitfähige Material kann insbesondere mittels des erwähnten Heteroübergangs und/oder mittels des erwähnten Dielektrikums oder einer anderen schlecht elektrisch leitfähigen Schicht vom Rest des Feldeffekttransistors elektrisch isoliert sein. Das gut elektrisch leitfähige Material kann auch als Gatekontakt bezeichnet werden. Die Gatestruktur bzw. der Gatekontakt ist dabei typischerweise zwischen Sourcekontakt und Drainkontakt, beispielsweise lateral zwischen Sourcekontakt und Drain konta kt, ausgebildet.

Die obere Halbleiterschicht kann beispielsweise unter der Gatestruktur bzw. einem Gatekontakt verdünnt, beispielsweise teilweise weggeätzt sein. Sie kann auch erheblich verdünnt bzw. fast ganz weggeätzt sein. Derartige Ausführungen können insbesondere für einen Feldeffekttransistor vom Anreicherungstyp verwendet werden.

Die erhöhte Ladungsträgerdichte kann beispielsweise einen Wert von mindestens 1 x 10 ¹⁷ cm ^-3 , mindestens 5 x 10 ¹⁷ cm ^-3 , mindestens 1 x 10 ¹⁸ cm ^-3 oder mindestens 5 x 10 ¹⁸ cm ^-3 aufweisen. Sie kann insbesondere auch einen Wert von höchstens 5 x 10 ¹⁷ cm ^-3 , höchstens 1 x 10 ¹⁸ cm ^-3 höchstens 5 x 10 ¹⁸ cm ^-3 oder höchstens 1 x 10 ¹⁹ cm ^-3 aufweisen. Als besonders bevorzugt hat sich ein Wert zwischen 5 x 10 ¹⁸ cm ^-3 und 1 x 10 ¹⁹ cm ^-3 für typische Ausführungen herausgestellt. Auch andere Werte, insbesondere mit den hier angegebenen unteren und/oder oberen Werten, können jedoch verwendet werden.

Der Abstand der Ladungsträgerreservoirschicht zur oberen Halbleiterschicht kann beispielsweise mindestens 5 nm, mindestens 10 nm, mindestens 20 nm, mindestens 30 nm oder mindestens 40 nm betragen. Der Abstand der Ladungsträgerreservoirschicht zur oberen Halbleiterschicht kann auch höchstens 10 nm, höchstens 20 nm, höchstens 30 nm, höchstens 40 nm oder höchstens 50 nm betragen. Insbesondere kann der Abstand der Ladungsträgerreservoirschicht zur oberen Halbleiterschicht zwischen 5 nm und 50 nm betragen. Die Ladungsträgerreservoirschicht kann insbesondere eine Dicke von mindestens 5 nm, mindestens 10 nm, mindestens 20 nm, mindestens 30 nm oder mindestens 40 nm aufweisen. Die Ladungsträgerreservoirschicht kann auch eine Dicke von höchstens 10 nm, höchstens 20 nm, höchstens 30 nm, höchstens 40 um oder höchstens 50 nm aufweisen, insbesondere kann die Dicke zwischen 5 nm und 50 nm betragen.

Grundsätzlich können alle genannten unteren Werte mit allen genannten größeren oberen Werten kombiniert werden, um geeignete Intervalle zu bilden.

Die eben genannten Bereiche von Abstand der Ladungsträgerreservoirschicht zur oberen Halbleiterschicht und Dicke der Ladungsträgerreservoirschicht haben sich für typische Anwendungen als vorteilhaft herausgestellt.

Die Ladungsträgerreservoirschicht kann insbesondere in der unteren Halbleiterschicht ausgebildet sein. Dies ist insbesondere bei den eben genannten Abständen und Dicken der Fall.

Als Abstand der Ladungsträgerreservoirschicht zur oberen Halbleiterschicht kann insbesondere ein Abstand zwischen der oberen Halbleiterschicht, welche beispielsweise durch ein unterschiedliches Material von der unteren Halbleiterschicht abgegrenzt werden kann, und einer Stelle oder Fläche, an welcher die Dotierung oder Ladungsträgerdichte der Ladungsträgerreservoirschicht einen Schwellenwert von beispielsweise 1 x 10 ¹⁷ cm ^-3 übersteigt, angesehen werden. Als Dicke der Ladungsträgerreservoirschicht kann beispielsweise ein Abstand zwischen zwei Stellen oder Flächen, an welchen ein solcher Schwellenwert von beispielsweise 1 x 10 ¹⁷ cm ^-3 erreicht wird, angesehen werden. Auch andere Definitionen sind hier jedoch grundsätzlich möglich.

Die Ladungsträgerreservoirschicht kann insbesondere durch Dotierung ausgebildet werden. Hierzu kann ein Dotierstoff eingebracht werden, welcher zu einer erhöhten

Ladungsträgerdichte führt. Die Dotierung kann beispielsweise mit Silizium, Germanium,

Schwefel, Selen und/oder Tellur ausgebildet sein. Derartige Dotierstoffe haben sich zur Ausbildung von typischen Ladungsträgerreservoirschichtenals vorteilhaft erwiesen. Die Dotierung kann beispielsweise in die untere Halbleiterschicht eingebracht werden. Die Ladungsträgerreservoirschicht kann alternativ oder zusätzlich auch durch einen Halbleiterheteroübergang ausgebildet sein. Auch mittels eines solchen Halbleiterheteroübergangs kann eine höhere Ladungsträgerdichte erreicht werden. DerHalbleiterheteroübergang kann insbesondere in einem Abstand von mindestens 20 nm, mindestens 30 nm oder mindestens 40 nm zur oberen Halbleiterschicht angeordnet sein. Er kann auch in einem Abstand von höchstens 30 nm, höchstens 40 nm oder höchstens 50 nm zur oberen Halbleiterschicht angeordnetsein. Insbesondere kann der Halbleiterheteroübergang in einem Abstand von 20 nm bis 50 nm zur oberen Halbleiterschicht angeordnetsein. Derartige Werte habensich für typische Anwendungsfälle als vorteilhaft erwiesen. Ein Halbleiterübergang kann insbesondere in zwei Übergängeuntergliedert sein. Dabei kann beispielsweise ein Übergang der Funktionalität des Bauelements dienen, und ein weiterer Übergang kann zur Ausbildung eines Reservoirs dienen. Gemäßeiner Ausführung weist die Ladungsträgerreservoirschicht eine mit zunehmendem Abstand von der oberen Halbleiterschicht ansteigende Ladungsträgerdichte auf. Dadurch kann die Ladungsträgerdichte in der Nähe zu einem Kanal noch eher gering gehalten werden, insbesondere um eine Beeinträchtigung der Beweglichkeit von Ladungsträgern im Kanal zu vermeiden. Mit zunehmendem Abstand von der oberen Halbleiterschicht und damit auch vom Kanal wird der Einfluss einer Dotierung oder anderer Maßnahmenzur Erhöhung der Ladungsträgerdichte auf die Beweglichkeit der Ladungsträger im Kanal geringer, so dass dort mehr Ladungsträger als Reservoir ausgebildet werden können. Gemäß einer Ausführung weist die Ladungsträgerreservoirschicht eine delta-förmige Ladungsträgerdichte auf. Dadurch kann die Ladungsträgerdichte in einem sehr schmalen Bereich mit hoher Konzentration untergebracht werden, wodurch eine geringe Ausdehnung bzw. eine geringe Dicke erreicht werden kann. Gemäßeiner Ausführung weist die Ladungsträgerreservoirschicht eine konstante Ladungsträgerdichte auf. Dadurch kann beispielsweise ein gleichmäßiges Dotierverfahren verwendet werden, wasdie Herstellung vereinfacht. Gemäßeiner Ausführung weist der Feldeffekttransistor ferner ein Substrat sowie zweckmäßig eine Pufferschicht zwischen Substrat und unterer Halbleiterschicht auf. Die Pufferschicht kann insbesondere hochohmigersein als die untere Halbleiterschicht. Insbesondere kann die Pufferschicht einen spezifischen Widerstand von mehr als 10 ⁷ Qcm aufweisen. Die Pufferschicht kann beispielsweise eine elektrische Isolierung zwischen denbereits erwähnten Halbleiterschichten und einem Substrat darstellen. Das Substrat kann beispielsweise ein Wafer oder ein sonstiger Untergrund sein, auf welchem die anderen Schichten, also insbesondere die Pufferschicht und die Halbleiterschichten, gewachsen oder auf sonstige Art aufgebracht werden. Die zweite Bandlücke kann insbesondere größersein als die erste Bandlücke. Dadurch kannin vorteilhafter Weise ein Kanalin der unteren Halbleiterschicht an der Grenzfläche zur oberen Halbleiterschicht ausgebildet werden. Beispielsweise kann bei der Verwendung vonNitriden die zweite Bandlücke um mindestens 0,3 eV, bevorzugt um mindestens 0,5 eV größer sein als die erste Bandlücke. Beispielsweise kann hierzu als obere Halbleiterschicht Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) oder Aluminiumindiumnitrid (AllnN) verwendet werden und als untere Halbleiterschicht kann hierzu beispielsweise Galliumnitrid (GaN) verwendet werden. Bei Verwendung von Galliumarsenid (GaAs) und anderen III-V-Halbleitersystemen kann die zweite Bandlücke bevorzugt mindestens 0,1 eV größersein als die erste Bandlücke. Bevorzugt ist in der unteren Halbleiterschicht der Ladungsträgerkanalan einer Grenzfläche zur oberen Halbleiterschicht ausgebildet. Dieser Ladungsträgerkanalist gemäß einertypischen Ausführung im Grundzustand, d.h. bereits ohne angelegte Spannungen, vorhanden, so dass der Feldeffekttransistor dann typischerweise im Grundzustand eingeschaltet ist, also leitend ist. Die Ladungsträger des Ladungsträgerkanals können dabei insbesondere Elektronen oder Löcher sein. Gemäß einer Ausführung weist die Ladungsträgerreservoirschicht die gleiche Ladung wie der Ladungsträgerkanal auf. Gemäß einer hierzu alternativen Ausführung weist die Ladungsträgerreservoirschicht Ladungsträger entgegengesetzter Ladung wie der Ladungsträgerkanal auf. Die Wahl der Ladungsträger kann insbesondere dazu führen, dass Ladungsträger der entsprechenden Polarität zur Verfügung stehen und dabei bei zu erwartenden Störstellen, beispielsweise aufgrund kosmischer Strahlung, diese Störstellen neutralisieren, so dass es nicht zu einer Verschiebung der Einsatzspannung oder zumindest nur zu einer geringfügigen Verschiebung kommt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist in der oberen Halbleiterschicht eine dotierte Schicht ausgebildet. Die dotierte Schicht kann beispielsweise einen Abstand von 1 nm bis 5 nm zur unteren Halbleiterschicht haben. Diese dotierte Schicht kann insbesondere zusätzliche Ladungsträger für den Ladungsträgerkanal bereitstellen und weist vorzugsweise die gleiche Polarität wie der Ladungsträgerkanal auf. Sie kann insbesondere als delta-dotierte Schicht, jedoch auch beispielsweise als räumlich dotierte Schicht ausgebildet sein.

Beispielsweise kann bei der Verwendung von Nitriden oder Oxiden als

Halbleitermaterial die dotierte Schicht eine Dotierung von mindestens 1 x 10 ¹⁸ cm ^-3 bei räumlicher Dotierung und/oder von mindestens 5 x 10 ¹² cm ^-2 bei delta-Dotierung haben. Bei Verwendung von Arseniden als Halbleitermaterial kann die dotierte Schicht insbesondere eine Dotierung von mehr als 5 x 10 ¹⁰ cm ^-2 bei delta-Dotierung haben. Derartige Werte haben sich für typische Anwendungsfälle als vorteilhaft erwiesen, da sie den Aufbau des Ladungsträgerkanals unterstützen und somit zu einer Verbesserung der elektrischen Eigenschaften des Feldeffekttransistors führen.

Die untere Halbleiterschicht kann bevorzugt ein binäres System sein. Insbesondere kommen hierfür Galliumnitrid (GaN), Galliumarsenid (GaAs), Indiumphosphid (InP) und Galliumoxid (Ga ₂ O ₃ ) infrage. Derartige Materialsysteme haben sich für die Verwendung als untere Schicht als besonders vorteilhaft erwiesen. Die obere Schicht kann insbesondere ein ternäres System sein, kann jedoch auch ein binäres System sein. Bei Verwendung von Galliumnitrid (GaN) als untere Schicht kann insbesonderedie obere Schicht aus dem Aluminiumgalliumindiumnitrid-System (Al(Ga,In)N) gebildet werden. Bei Verwendung von Galliumarsenid (GaAs) als untere Schicht kann die obere Schicht insbesondere aus dem Aluminiumgallinumarsenid-System (AlGaAs) oder auchals binäres System aus reinem Aluminiumarsenid (AlAs) ausgebildetsein. Bei Verwendung von Indiumphosphid (InP) als untere Schicht kann die obere Schicht insbesondere aus dem Aluminiumgalliumindiumarsenidphosphid-System (AlGalnAsP) oder aus Aluminiumindiumarsenid (AllnAs) ausgebildet sein. Bei Verwendung von Galliumoxid (Ga ₂ O ₃ ) als untere Schicht kann die obere Schicht insbesondere aus Aluminiumgalliumoxid (AlGaO) oder aus Aluminiumgalliumindiumoxid (AlGalnO) ausgebildet sein. Die genannten Materialsysteme und insbesondere die genannten Kombinationen von Materialsystemen haben sich für typische Anwendungsfälle als vorteilhaft erwiesen. Dadurch können guteelektrische Eigenschaften eines Feldeffekttransistors realisiert werden, wobei durch die Wahl des Materialsystems diese Eigenschaften an den jeweiligen Verwendungszweck angepasst werden können. Eine Grenzschicht zwischen obererHalbleiterschicht und unterer Halbleiterschicht kann insbesondere ebensein. Beispielsweise kann die Grenzschicht flach ausgebildetsein. Dies ermöglicht einen einfachen Aufbau. Auch andere Ausführungensind hier jedoch möglich. Allgemein kann gesagt werden, dass ein verbessertes Transistorbauelementrealisiert werden kann, bei dem sich die elektrischen Eigenschaften durch ionisierende Strahlung möglichst wenig ändern. Dies kann beispielsweise erzielt werden durch das Einbringen von Ladungsträgern in eine Schicht mit einem Abstand von beispielsweise 5 nm bis 50 nm von der Heterogrenzfläche des Bauelements, an der sich ein leitfähiger Kanal bildet, wobeidie Dicke der an Ladungsträgern angereicherten Schicht beispielsweise zwischen 5 nm und 50 nm betragen kann. Eine solche Schichtlässt sich auf verschiedene Arten ausführen. Beispielsweise kann sie als konstante Dotierung oder auch als gradierte Dotierung mit einer idealerweise ansteigenden Dotierung in der Tiefe ausgeführt sein, da dann eine etwaige Ladungsträgerstreuung der Ladungsträger im Kanal am besten unterdrückt werden kann. Ladungsträger lassen sich aber auch einbringen, indem beispielsweise eine weitere Heterostruktur in einem Abstand von beispielsweise 20 nm bis 50 nm zur ursprünglichen Heterogrenzfläche eingebracht wird und diese beispielsweise entweder aufgrund der Materialeigenschaften eine Ladungsträgeranhäufung an der Heterogrenzfläche erzeugt oder diese durch eine Dotierung im Heteromaterial unterhalb des Kanals erzeugt wird. Eine Degradierungeines Feldeffekttransistors oder sonstigen Halbleiterbauelements durchionisierende Strahlung basiert üblicherweise darauf, dass die ionisierende Strahlung Defekte im Material erzeugt, welche als Ladungsträgersenken wirken. Dadurch ändert sich die Lage des Fermi-Niveaus und dieses wird bei höheren Strahlendosenan diversen Störstellen gepinnt. Um dem entgegenzuwirken, können Ladungsträger eingebracht werden, welche diese Störstellen kompensieren. Dadurch kann, je nach Dotierungshöhe,die Einsatzspannung des Transistors über einen weiten Dosisbereich nahezu konstant gehalten werden, da im Idealfall das Fermi-Niveau durch diese eingebrachten Ladungsträger konstantbleibt. Zwar ändert sich die initiale Einsatzspannungdurch diese Vorgehensweise gegebenenfalls zu höheren Spannungen, bleibt dann jedoch über einen weiten Dosisbereich konstant, was einen zuverlässigen Betrieb des Bauelements bzw. des Feldeffekttransistors ermöglicht. Typischerweiseist bei der hier beschriebenen Ausführung nur ein kleiner Bereich nahe demleitfähigen Kanal dotiert, und zwar mit einer deutlich höheren Konzentration. Wäre ein zu breiter Bereich dotiert, könnte dies je nach Ausführung zu einem höheren Sperrstrom bzw. einer zu hohen notwendigen Sperrspannung am Gate führen. Durch die lokale Dotierung in einem begrenzten Bereich wird eine zu starke Änderung der Einsatzspannungbei hohen Dosisleistungen unterbunden. Hier ist insbesondereeine in die Tiefe ansteigende Ladungsträgerdichte vorteilhaft, die jedoch vorzugsweise nur in einer insgesamt dünnen Schicht eingebracht wird, um die Transistorparameter, insbesondere die Einsatzspannung ohneBestrahlung, nicht zu stark vom Wert ohne Dotierung abweichenzu lassen. Dabeiliegt vorteilhaft die Konzentration dieser zusätzlich eingebrachten Ladungsträgerniedriger als die der Kanalladungsträger undist idealerweise nur so hoch, dass die zu erwartende Ladungsänderung aufgrund der Schädigung durchionisierende Strahlung bei maximal 50 % liegt. Die hierin beschriebene Struktur ermöglicht beispielsweise bei Verwendung von Galliumnitrid(GaN)-basierten Heterostrukturen Betriebsdauern beispielsweise eines Satelliten im Van-Allen-Gürtel von mehreren Tausend Jahren ohne nennenswerte Beeinträchtigung der Schaltkreiseigenschaften. Es gibt extremere Bedingungen, insbesondere in sonnennahen Orbits, wo entsprechend hohe Strahlenschädenin kürzeren Zeiträumenauftreten. Hier ist es insbesonderevorteilhaft, wenn Gruppe-lll- Nitride eingesetzt werden, da mit ihnen der Betrieb der Elektronik bei Temperaturen weit über 400 °C möglich ist. Auf diesem Material basierende Schaltkreise können also entsprechendfür Langzeitmissionen und unter Extrembedingungeneingesetzt werden, wo andere Materialien wie Silizium oder Galliumarsenid (GaAs) relativ früh versagen würden. Aber auch beiletztgenannten Materialien sowie bei Gruppe-III-Oxiden kann die hierin beschriebene Dotierung zu einer deutlichen Verlängerung der Schaltkreislebensdauerführen. Besonders geeignetsind Halbleiter mit hoher Bindungsenergie, dies sind insbesondere Siliziumkarbid (SiC) und Diamant (C) bzw. Schichten enthaltend mindestens zwei der ElementeSilizium (Si), Germanium (Ge) oder Kohlenstoff (C) in einer Schicht oder von Gruppe-Ill-Nitriden oder von Gruppe-IIl-Oxiden. Insbesondere habensich die Gruppe- III-Nitride, also binäre, ternäre und quaternäre Verbindungen, im System Aluminiumgalliumindiumnitrid (AlGalnN)in letzter Zeit in dieser Beziehung sehr bewährt und es deuten sich extreme Bauelementlebensdauern an, die einen jahrzehntelangen Einsatz im Weltraum ermöglichen. Ähnliches ist von den Gruppe-Ill-Oxiden wie Galliumoxid (Ga ₂ O ₃ ), Aluminiumoxid (Al ₂ O ₃ ) und Indiumoxid (In ₂ O ₃ ) sowie deren Mischkristallen zu erwarten. Nochmal anders ausgedrückt kann beispielsweise bei einem Feldeffekttransistor mit einem durch einen Gatekontakt steuerbarenleitfähigen Kanal an einer Heterogrenzfläche ein Einbringen von Ladungsträgern erfolgen, beispielsweise in einem Abstand von 5 nm bis 50 nm unterhalb der den leitfähigen Kanal ausbildenden Heterogrenzfläche. Das Einbringen von Ladungsträgern kann insbesondere mittels eines Dotanden erfolgen. Es kann auch durch eine ladungsträgererzeugende Heterostruktur erfolgen. Das Material der Bauelementschichten kann insbesondere mindestens zweider Elemente Silizium, Germanium oderKohlenstoff in einer Schicht oder von Gruppe-IIl-Nitriden oder von Gruppe-Ill-Oxiden enthalten. Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmannden nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen entnehmen. Dabei zeigen: Fig. 1:einen Feldeffekttransistor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2:einen Feldeffekttransistor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und Fig. 3:einen zum Feldeffekttransistor der Fig. 2 zugehörigen Verlauf von Energiebändern. Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele sind dabei im Wesentlichen derart zu verstehen, dass sie die räumliche Struktur von Schichten und anderen Komponenten angeben. Beispielhafte Materialien sind nachfolgend beschrieben. Fig. 1 zeigt einen Feldeffekttransistor 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieser weist ein Substrat 100 auf, welches beispielsweise in Form eines Wafers ausgebildet sein kann, auf welchem die anderen dargestellten Schichten gewachsen werden. Auf dem Substrat 100 befindet sich eine Pufferschicht 101, die auch eine Abfolge von verschiedenen Schichten sein kann und idealerweise hochohmig ausgelegtist. Über der Pufferschicht 101 ist eine untere Halbleiterschicht 102 aufgebracht, welche insbesondere aus einem binären Verbindungshalbleitermaterial ausgebildet sein kann. Die Dicke der unteren Halbleiterschicht 102 beträgt vorzugsweise zwischen 50 nm und 200 nm.Die untere Halbleiterschicht 102 kann auch als Kanalschicht bezeichnet werden. Die untere Halbleiterschicht 102 hat eine erste Bandlücke. Unmittelbar auf der unteren Halbleiterschicht 102 befindet sich eine obere Halbleiterschicht 103, welche eine zweite Bandlücke hat, wobeidie zweite Bandlücke größerist als die erste Bandlücke. Hierzu kann beispielsweise ein geeignetes binäres oder ternäres Material als obere Halbleiterschicht 103 verwendet werden. Zwischen der unteren Halbleiterschicht 102 und der oberen Halbleiterschicht 103 befindet sich eine Grenzfläche 111 , wobei unmittelbar unterhalb der Grenzfläche 111 in einem Grundzustand ein zweidimensionales Elektronengas ausgebildet ist, welches einen Ladungsträgerkanal 104 bildet. Dieser ist im Grundzustand vorhanden, so dass es sich hierbei um einen normalerweise eingeschalteten Feldeffekttransistor handelt. Beispielsweise entsteht der Ladungsträgerkanal 104 bei Gruppe-Ill-Nitriden unmittelbar an der Grenzfläche 111 , bei anderen Halbleitern wie zum Beispiel einem GaAs-AIGaAs- Heteroübergang kann insbesondere eine zusätzliche dotierte Schicht 105 eingebracht werden, welche mit einem Donator hochdotiert ist, um Elektronen an der Grenzfläche 111 zur Verfügung zu stellen und damit den Ladungsträgerkanal 104 auszubilden oder dessen Ausbildung zumindest zu unterstützen.

Über der oberen Halbleiterschicht 103 ist eine Deckschicht 106 ausgebildet, welche vorliegend aus einem Dielektrikum besteht. Darüber befinden sich ein Sourcekontakt 107, ein Drainkontakt 108 sowie ein Gatekontakt 109. Deckschicht 106 und Gatekontakt

109 bilden zusammen eine Gatestruktur. Der Sourcekontakt 107 und der Drainkontakt 108 sind elektrisch mit der unteren Halbleiterschicht 102 verbunden, so dass der Ladungsträgerkanal 104 damit an zwei Stellen kontaktiert werden kann. Der Gatekontakt 109 befindet sich lediglich oberhalb der Deckschicht 106, so dass damit der Ladungsträgerkanal 104 durch Anlegen einer Spannung gezielt beeinflusst werden kann. Ist der Ladungsträgerkana! 104 beispielsweise aus Elektronen ausgebildet und wird an dem Gatekontakt 109 eine negative Spannung angelegt, so verarmt der Ladungsträgerkanal 104 und der Widerstand zwischen Sourcekontakt 107 und Drainkontakt 108 wird deutlich höher. ln der unteren Halbleiterschicht 102 ist zusätzlich eine Ladungsträgerreservoirschicht

110 ausgebildet. Diese ist in Fig. 1 schraffiert eingezeichnet. Hierzu wurden zusätzliche Dotanden eingebracht, welche die Ladungsträgerreservoirschicht 110 ausbilden und deren Dichte mit zunehmendem Abstand von der Grenzfläche 111 zunimmt. Dies ist in einem separaten Diagramm in Fig. 1 gezeigt, in welchem die Dotierdichte N in Abhängigkeit von der Höhe z des Bauelements angetragen ist. Wie gezeigt steigt die Dotierung von 10 ¹⁶ cm ^-3 am oberen Rand bis zu etwas über 10 ¹⁹ cm ^-3 am unteren Rand an. Wird der Feldeffekttransistor 10 ionisierender Strahlung ausgesetzt, was beispielsweise beim Einsatz im Weltraum vorkommt, so entstehentypischerweise in der unteren Halbleiterschicht 102 undin der Pufferschicht 101 Störstellen, welche Elektronensenken bilden. Wäre die Ladungsträgerreservoirschicht 110 nicht vorhanden, so würden die zum Füllen dieser Störstellen benötigten Ladungsträger aus dem Ladungsträgerkanal 104 abgezogen werden und würden nicht mehr für die Leitung von elektrischem Strom zwischen dem Sourcekontakt 107 und dem Drainkontakt 108 zur Verfügung stehen. Dies würde zu einer signifikanten ÄnderungderTransistorcharakteristika führen. Aufgrund des Vorhandenseins der Ladungsträgerreservoirschicht 110 werden die zum Füllen der Störstellen mit Ladungsträgern benötigten Ladungsträger primär aus der Ladungsträgerreservoirschicht 110 entnommen, was zu einer wesentlich geringeren oder auch nicht mehr wahrnehmbaren Veränderung der Transistorcharakteristika führt. Der Ladungsträgerkanal 104 bleibt trotz des Entstehens von Störstellen aufgrund ionisierender Strahlung im Wesentlichen identisch, so dass insgesamtdie Resistenz des Feldeffekttransistors 10 gegen ionisierende Strahlung deutlich erhöht wird. Fig. 2 zeigt einen Feldeffekttransistor 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist dabei die Ladungsträgerreservoirschicht nicht durch Dotierung, sondern durch einen weiteren Halbleiterheteroübergang ausgebildet. Bezüglich der weiteren Komponentensei auf Fig. 1 und die zugehörige Beschreibung verwiesen. Das gezeigte Materialsystem sowie die zugehörigen Bänder, nämlich Leitungsband Ec und Valenzband Ev, sowie die Fermienergie Er, sind in Fig. 3 dargestellt. Die untere Halbleiterschicht 102 ist dabei aus Galliumnitrid (GaN) ausgebildet. Die obere Halbleiterschicht 103 ist aus Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) ausgebildet. In der unteren Halbleiterschicht 102 ist eine Ladungsträgerreservoirschicht 112 in Form einer darin befindlichen Schicht aus Indiumgalliumnitrid (InGaN) ausgebildet. Entsprechend dem in Fig. 3 dargestellten Bandverlauf bildet sich somit ein zweidimensionales Elektronengas an der Grenzfläche 111 zwischen unterer Halbleiterschicht 102 und oberer Halbleiterschicht 103. Des Weiteren bildet sich jedoch auch eine erhöhte Ladungsträgerdichte in der Ladungsträgerreservoirschicht 112, da das Leitungsband Ec sich hier deutlich näher an der Fermienergie E _F befindet. Entsprechende Strukturen sind auch im Valenzband Ev ausgebildet, wie dies in Fig, 3 dargestellt ist

Aufgrund der wesentlich größeren Nähe des Leitungsbands Ec zur Fermienergie E _F in der Ladungsträgerreservoirschicht 112 liegt dort eine deutlich höhere Ladungsträgerdichte vor, welche die gleichen Effekte hat wie bereits mit Bezug auf die Ladungsträgerreservoirschicht 110 von Fig. 1 beschrieben wurde. Auch in diesem Fall kann somit eine wesentlich höhere Resistenz gegen ionisierende Strahlung erreicht werden.

Es sei erwähnt, dass bei Ausbildung der Ladungsträgerreservoirschicht 112 aus Aluminiumgalliumnitrid (AIGaN) anstelle von Indiumgalliumnitrid (InGaN) auch eine Löcheranhäufung an der Grenzfläche zum Galliumnitrid (GaN) erreicht werden kann, Dies kann beispielsweise für einen strahlungsstabilisierten Anreicherungstyp-Transistor verwendet werden. Auch bei einer gemäß Fig. 2 ausgebildeten Ladungsträgerreservoirschicht sind unterschiedliche Verläufe der Ladungsträgerdichte darin möglich, beispielsweise derart, wie dies anhand des Banddiagramms von Fig. 3 nachvollzogen werden kann.

Bei beiden gezeigten Ausführungsbeispielen kann auch eine untere Ladungsträgeranhäufung aus dem entgegengesetzten Ladungsträgertyp gebildet werden, die für eine Verarmung des Baueiements ohne angelegte Spannung sorgt, also einen Anreicherungstyp-Transistor bewirkt. Vorzugsweise ist eine hierfür verwendete Dotierung tendenziell weiter vom Kanal 104 entfernt als bei gleichem eingebrachtem Ladungsträgertyp, also bei der oberen Grenze des angegebenen Bereichs. Insbesondere kann die Entfernung mindestens 50 nm oder mindestens 100 nm betragen. Auch hier kann bei einer ausreichend hohen Dotierkonzentration, die oberhalb der zu erwartenden Dotierung durch ionisierende Strahlung liegt, eine nennenswerte Veränderung der Einsatzspannung unterdrückt werden.

Als alternative Ausführung kann zur Entkopplung eine Schicht, beispielsweise mit einer Dicke zwischen 5 nm und 100 nm, mit einer größeren Bandlücke zwischen Dotierung und Kanal als Barriere verwendet werden. Dadurch kann beispielsweise der Mindestabstand mit dazwischenliegender Barriereschicht auf 20 nm verringert werden. Vorzugsweise ist die Dotierung so gewählt, dass sie die entstehenden Strahlungsschäden kompensiert. Hierzu kann insbesondere bei der hauptsächlichen Ausbildung von tiefen Donatoren eine Löcherdotierung verwendet werden, und/oder bei der hauptsächlichen Ausbildung von tiefen Akzeptoren kann eine Elektronendotierung verwendet werden.

Als Deckschicht 106 kann alternativ beispielsweise sowohl Aluminiumgalliumnitrid (AIGaN) als auch Aluminiumindiumnitrid (AlInN) bzw, allgemein das Aluminiumgalliumindiumnitrid-Materialsystem (AIGalnN) dienen. Ebenso kann ein Dielektrikum verwendet werden, wie dies bereits beschrieben wurde. Die untere Halbleiterschicht 102 ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie eine hohe Ladungsträgermobilität ermöglicht, beispielsweise aus Galliumnitrid (GaN). Wird eine Heterostruktur für die Ladungsträgerreservoirschicht 112 verwendet, so kann diese insbesondere im System Aluminiumgalliumindiumnitrid (AIGalnN) gewählt werden. Alternativ zu den Nitriden gilt dasselbe auch für Oxide.

Insbesondere können die hierin offenbarten Ausführungen auf alle lateralen T ransistorbauelemente angewandt werden, bei denen eine Schichtenfolge auf einem Substrat gewachsen wird und bei der der Stromfluss zumindest zum größten Teil parallel zur Oberfläche verläuft. Ionisierende Strahlung beinhaltet insbesondere Alpha-, Beta- und Gammastrahlung, sowie alle hochenergetischen Teilchen wie Elementarteilchen und schwerere Atome bzw. Ionen, die in Materie eindringen können und lokal Kristalldefekte verursachen oder sich als Fremdatome einlagern. Mit den hierin vorgestellten Mechanismen und insbesondere den eben beschriebenen Ausführungsbeispielen kann vorgebeugt werden, dass sich derartige Beschädigungen auf die elektrischen Charakteristika des Transistors auswirken.

Es sei darauf hingewiesen, dass in den Ansprüchen und in der Beschreibung Merkmale in Kombination beschrieben sein können, beispielsweise um das Verständnis zu erleichtern, obwohl diese auch separat voneinander verwendet werden können. Der Fachmann erkennt, dass solche Merkmale auch unabhängig voneinander mit anderen Merkmalen oder Merkmalskombinationen kombiniert werden können. Rückbezüge in Unteransprüchen können bevorzugte Kombinationen der jeweiligen Merkmale kennzeichnen, schließen jedoch andere Merkmalskombinationen nicht aus. Bezugszeichenliste: 10: Feldeffekttransistor 100: Substrat 101: Pufferschicht 102: untere Halbleiterschicht 103: obere Halbleiterschicht 104: Ladungsträgerkanal 105: zusätzliche dotierte Schicht 106: Deckschicht 107: Sourcekontakt 108: Drainkontakt 109: Gatekontakt 110: Ladungstragerreservoirschicht 111: Grenzflache 112: Ladungsträgerreservoirschicht