Das Ziel beim Entwurf von HFETs ist es, durch Aufwachsen von einzelnen Schichten auf einem Substrat mittels MBE oder MOVPE einen Kanal mit hoher Beweglichkeit der Elektronen zu erhalten, in dem der Stromtransport zwischen Drain- und Source-Anschluß des Bauelements erfolgt.
Abbildung 7.1: Schematischer Aufbau eines
pseudomorphen HFETs mit Einfachbarrierenstruktur. Der Kanal
bestehend aus 
mit dem
Bandabstand von 
ist eingebettet zwischen dem Substrat
bestehend aus GaAs mit 
und der undotierten
Zwischenschicht aus 
mit
Bandabstand. Die Zwischenschicht soll die Diffusion
von Dotierstoffen von der oberen Barriere in den Kanal verhindern.
Der Stromfluß im Kanal wird mit der Gate-Elektrode gesteuert (s. Abb. 7.1). Damit der Stromtransport im Kanal erfolgt, muß dort die Elektronenkonzentration hoch sein. Eine Dotierung im Kanal verbietet sich jedoch, da eine möglichst hohe Beweglichkeit gefordert ist. Der Aufbau von Heterostrukturen erlaubt es, die dem Kanal benachbarten Schichten zu dotieren, die Dotierung also räumlich vom Kanal zu trennen, und durch Verwendung einer Halbleiterlegierung mit geringem Bandabstand im Kanal trotzdem eine hohe Elektronenkonzentration zu erhalten. Dieser Effekt ist umso ausgeprägter, je größer der Unterschied des Bandabstands im Kanal und in den benachbarten Schichten ist. Der HFET ist wie der MOSFET ein Majoritätsträgerbauelement. Aufgrund der deutlich höheren Beweglichkeit der Elektronen gegenüber den Löchern kommen fast ausschließlich HFETs mit Elektronen als Majoritätsträger zur Verwendung.
Sind die Gitterkonstanten der Materialien unterschiedlich, kann es an
den Grenzflächen zu mechanischen Verspannungen und zu Fehlstellen in
der Kristallstruktur kommen. Beides wirkt sich durch eine
Verschlechterung der Beweglichkeit negativ auf das Verhalten des
HFETs aus. Es wird daher versucht Materialien zu kombinieren,
deren Gitterkonstanten identisch sind oder nur geringfügig
voneinander abweichen. Hier sind vor allem
/GaAs-Heterostrukturen zu nennen, da sie den Vorteil
identischer Gitterkonstanten für beliebige Mischverhältnisse
besitzen. Wenn die Gitterkonstanten nicht exakt übereinstimmen,
jedoch ein nahezu versetzungsfreies Aufwachsen möglich ist, werden
die Heterostrukturen pseudomorph genannt.
Abbildung 7.2: Schematischer Bandkantenverlauf
einer Einfachbarrierenstruktur (Bild a) und einer
Doppelbarrierenstruktur (Bild b).
Heterostrukturen mit 
/ Schichten können für
Indiumkonzentrationen 
pseudomorph gefertigt werden. Damit
kann der geringere Bandabstand von von
gegenüber dem Bandabstand von von GaAs genutzt
werden. Abbildung 7.2a zeigt einen Kanal, der an der
linken Seite von einer Zwischenschicht bestehend aus und an
der rechten Seite vom Substrat bestehend aus GaAs begrenzt ist. Diese
Struktur wird als Einfachbarrierenstruktur bezeichnet, mit der
maßgeblichen Barriere auf der linken Seite.
Abbildung 7.2b zeigt eine
Doppelbarrierenstruktur, deren Kanal an beiden Seiten mit
Barrierenschichten bestehend aus begrenzt ist.
Es wird zumeist die obere Barriere dotiert. Die Dotierung erfolgt
in situ entweder homogen oder als Deltadotierung. Die
Deltadotierung ist als etwa 
dicke dotierte Schicht
oberhalb des Kanals in der undotierten oberen Barriere ausgeführt.
Da die Deltadotierung allein nicht ausreicht die benötigte
Elektronenkonzentration im Kanal zu erreichen, wird in der unteren
Barriere ebenfalls eine dotierte Schicht eingefügt, die jedoch die
Steilheit des Transistors verringert. Man versucht daher, möglichst
mit der Deltadotierung in der oberen Barriere das Auslangen zu finden.
Die Gate-Elektrode ist als Schottkykontakt ausgeführt. Sie wird
mittels eines selbstjustierenden Verfahrens hergestellt, bei dem eine
nichtplanare Passivierungsschicht ( 
) anisotrop
bis zum Halbleiter geätzt wird. Die Dicke der Passivierungsschicht
und die Ätzdauer bestimmen die Länge des Gate-Fensters und damit die
Gate-Länge. Das ermöglicht es, mittels konventioneller optischer
Projektionsbelichtung Gate-Längen unter 
zu erzielen
[9].