專利名稱:一種帶有InAlP勢(shì)壘層的增強(qiáng)型PHEMT結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種帶有InAlP勢(shì)壘層的增強(qiáng)型PHEMT結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)自下而上依次為GaAs襯底、GaAs緩沖層、AlGaAs下勢(shì)壘層、下平面摻雜Si層、AlGaAs下空間隔離層、InGaAs溝道層、AlGaAs上空間隔離層、上平面摻雜Si層、AlGaAs勢(shì)壘層、InAlP勢(shì)壘層、GaAs重?fù)诫s帽層。InAlP作為勢(shì)壘層的肖特基勢(shì)壘高度比原本作為勢(shì)壘的AlGaAs的肖特基勢(shì)壘高大約0.27eV,柵極最大正向偏壓也可以相應(yīng)增加約0.27V,這樣會(huì)大幅度增加飽和電流密度。InAlP禁帶寬度比AlGaAs更大,使得柵極擊穿電壓會(huì)增大2V左右。同時(shí),InAlP也可以作為腐蝕阻斷層。
【專利說明】-種帶有InAlP勢(shì)壘層的増強(qiáng)型PHEMT結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域,特別設(shè)及GaAs基PHEMT結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] GaAs PHEMT器件是目前在無線通訊領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的器件。目前所用GaAs PHEMT全部使用AlGaAs作為勢(shì)壘層,它與GaAs晶格匹配,和InGaAs溝道層有較大的導(dǎo)帶 不連續(xù)性,可W較好地把電子載流子限制在InGaAs溝道層內(nèi),得到的器件性能具有較高的 擊穿電壓,較高的電流密度,較低的開狀態(tài)下的電阻,而增強(qiáng)型raEMT由于常態(tài)下處于關(guān)狀 態(tài),且無需負(fù)電壓驅(qū)動(dòng)電源得到廣泛應(yīng)用。圖1為目前較普遍使用的增強(qiáng)型PHEMT外延結(jié) 構(gòu),該結(jié)構(gòu)包括在GaAs襯底(11)上依次生長的GaAs緩沖層(l)、AlGaAs下勢(shì)壘層(2)、下 平面滲雜Si層(3)、AlGaAs下空間隔離層(4)、InGaAs溝道層巧)、AlGaAs上空間隔離層 化)、上平面滲雜Si層(7)、AlGaAs勢(shì)壘層巧)、InGaP腐蝕阻斷層巧)、GaAs重滲雜帽層 (10)。如圖2所示,用圖1的外延結(jié)構(gòu)可W制作W下PHEMT器件。
[0003] 具體制作P肥MT器件的過程如下,
[0004] S1在GaAs帽層上,在源和漏區(qū)域制作源極和漏極金屬-半導(dǎo)體歐姆接觸。
[000引 S2在柵極區(qū)用lift-off去除歐姆金屬,利用光刻形成柵極圖形,然后用H2SO4; &02出20腐蝕GaAs挖出柵槽,腐蝕自停止于InGaP。
[0006] S3用肥1化0去除InGaP
[0007] S4在AlGaAs勢(shì)壘層上制作柵極。
[000引但實(shí)際應(yīng)用需要更高的電流密度,W提高器件功率密度,提高功率效率。為了達(dá)到 此目的,本實(shí)用新型提出了一個(gè)新的增強(qiáng)型PHEMT器件結(jié)構(gòu),可W同時(shí)增加飽和電流密度 和擊穿電壓,具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009] 本實(shí)用新型的目的是提出一種新的外延結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的器件結(jié)構(gòu),目的是提高柵 極勢(shì)壘高度,從而提高柵極正向偏置電壓,進(jìn)而提高飽和電流密度。同時(shí)此實(shí)用新型器件 結(jié)構(gòu)還提高柵極擊穿電壓。為達(dá)到上述目的,本實(shí)用新型采取W下的技術(shù)方案:在常規(guī)的 AlGaAs勢(shì)壘層上增加一層InAlP作為勢(shì)壘層,在InAlP中選擇適當(dāng)In組分使其與GaAs晶 格匹配。同時(shí)減少原來的AlGaAs勢(shì)壘層的厚度W使之滿足增強(qiáng)型PHEMT器件要求。InAlP 也有腐蝕阻斷作用,但它同時(shí)也作為勢(shì)壘層的上部分。
[0010] 該種帶有InAlP勢(shì)壘層的增強(qiáng)型PHEMT結(jié)構(gòu)如圖3所示,該結(jié)構(gòu)包括GaAs襯底
[11] 、GaAs緩沖層(1)、AlGaAs下勢(shì)壘層(2)、下平面滲雜Si層(3)、AlGaAs下空間隔離層 (4)、InGaAs溝道層巧)、AlGaAs上空間隔離層化)、上平面滲雜Si層(7)、AlGaAs勢(shì)壘層 做、InAlP勢(shì)壘層(12)、GaAs重滲雜帽層(10)。
[0011] 其結(jié)構(gòu)為自下而上分別為在GaAs襯底(11)、GaAs緩沖層(1)、AlGaAs下勢(shì)壘層 似、下平面滲雜Si層(3)、AlGaAs下空間隔離層(4)、InGaAs溝道層巧)、AlGaAs上空間 隔離層化)、上平面滲雜Si層(7)、AlGaAs勢(shì)壘層做、InAlP勢(shì)壘層(。)、GaAs重滲雜帽 層(10)。
[0012] 圖4是使用W上外延結(jié)構(gòu)制作的增強(qiáng)型PHEMT器件結(jié)構(gòu)。具體器件制作工藝如 下:
[0013] S1在GaAs帽層上,在源和漏區(qū)域制作源極和漏極金屬-半導(dǎo)體歐姆接觸。
[0014] S2在柵極區(qū)用lift-off去除歐姆金屬,利用光刻形成柵極圖形,然后用Citric Acid化化;H2O腐蝕GaAs挖出柵槽,腐蝕自停止于InAlP。
[0015] S3在InAlP勢(shì)壘層上制作柵極。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型具有如下有益效果。
[0017] 此實(shí)用新型增加了 InAlP作為勢(shì)壘層的一部分。InAlP作為勢(shì)壘層的肖特基勢(shì)壘 高度比AlGaAs作為勢(shì)壘層的肖特基勢(shì)壘高大約0.27eV,柵極最大正向偏壓也可W相應(yīng)增 加大約0.27V,源-漏飽和電流會(huì)相應(yīng)增加10%-15%。InAlP禁帶寬度為2. 35eV,而常用 的Ala.24Gaa.wAs的禁帶寬度為1. 72eV。相比之下,InAlP禁帶寬度更大,該樣使得柵極擊穿 電壓增大2V左右。同時(shí),此InAlP層也可W作為腐蝕阻斷層。腐蝕阻斷層對(duì)器件工藝控制 非常重要,它可W增加器件的整片均勻性和批次重復(fù)性。該些改進(jìn)使得本實(shí)用新型PHEMT 器件整體性能較目前PHEMT器件得到明顯提高。
【附圖說明】
[001引圖1為普遍使用的增強(qiáng)型PHEMT外延結(jié)構(gòu)。
[0019] 圖2為普遍使用外延結(jié)構(gòu)制作的PHEMT器件。
[0020] 圖3為新型的增強(qiáng)型P肥MT外延結(jié)構(gòu)。
[0021] 圖4為新型外延結(jié)構(gòu)制作的PHEMT器件。
[002引 圖中;l、GaAs緩沖層,2、AlGaAs下勢(shì)壘層,3、下平面滲雜Si層,4、AlGaAs下空間 隔離層,5、InGaAs溝道層,6、AlGaAs上空間隔離層,7、上平面滲雜Si層,8、AlGaAs勢(shì)壘層, 9、InGaP腐蝕阻斷層,10、GaAs重滲雜帽層,11、GaAs襯底,12、InAlP勢(shì)壘層。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 結(jié)合附圖3-4對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型在常規(guī)PHEMT外延結(jié)構(gòu)的 基礎(chǔ)上,增加了一層InAlP作為勢(shì)壘層的上部。
[0024] 具體的外延材料生長過程為:
[002引 S1在SI GaAs襯底上生長5000A的GaAs緩沖層。
[0026] S2在GaAs緩沖層上生長lOOOA的Aln.25Gan.75As下勢(shì)壘層。
[0027] S3在AlGaAs下勢(shì)壘層上做下平面Si滲雜,滲雜濃度為lE+12cm-2。
[002引 S4在下平面Si滲雜上生長50A的A10.2腳。jgAs下空間隔離層。
[0029] S5在下空間隔離層上生長120A的I%2Gan.sAs溝道層。
[0030] S6在In〇.2(|Ga〇.8〇As溝道層上生長30A的Al〇.25Ga〇.7sAs上空間隔離層。
[003U S7在上空間隔離層上做上平面Si滲雜,滲雜濃度為祀+12cm-2。
[00對(duì) S8在上平面Si滲雜上生長20A的Aln.25Gan.75As勢(shì)壘層。
[003引 S9 在 A1。. 2sGa。. 7sAs 勢(shì)壘層上生氏 60A 1% 49AI。. 5iP 勢(shì)壘層。
[0034] S10 In。. 49AI。. 5iP勢(shì)壘層上生長500A的重滲雜GaAs帽層,滲雜濃度為祀+18cm-3。
[0035] 按照?qǐng)D4完成如下器件工藝:
[0036] S1在GaAs帽層上,在源和漏區(qū)域制作源極和漏極金屬-半導(dǎo)體歐姆接觸。
[0037] S2在柵極區(qū)用lift-off去除歐姆金屬,利用光刻形成柵極圖形,然后用Citric Acid化化;H2O腐蝕GaAs挖出柵槽,腐蝕自停止于InAlP。
[0038] S3在InAlP勢(shì)壘層上制作柵極。
[0039] S4其余工藝按照常規(guī)PHEMT器件工藝完成。
【權(quán)利要求】
1. 一種帶有InAlP勢(shì)壘層的增強(qiáng)型PHEMT結(jié)構(gòu),其特征在于:該結(jié)構(gòu)包括GaAs緩沖層 (1)、AlGaAs下勢(shì)壘層(2)、下平面滲雜Si層(3)、AlGaAs下空間隔離層(4)、InGaAs溝道 層(5)、AlGaAs上空間隔離層化)、上平面滲雜Si層(7)、AlGaAs勢(shì)壘層做、InAlP勢(shì)壘層 (12)、GaAs 重滲雜帽層(10)、GaAs 襯底(11); 其結(jié)構(gòu)為自下而上分別為GaAs襯底(11)、GaAs緩沖層(1)、AlGaAs下勢(shì)壘層(2)、下 平面滲雜Si層(3)、AlGaAs下空間隔離層(4)、InGaAs溝道層巧)、AlGaAs上空間隔離層 化)、上平面滲雜Si層(7)、AlGaAs勢(shì)壘層巧)、InAlP勢(shì)壘層(12)、GaAs重滲雜帽層(10)。
【文檔編號(hào)】H01L29-778GK204289460SQ201420770306
【發(fā)明者】蔣建, 杜全鋼, 李維剛, 謝小剛, 馮巍, 姜煒, 郭永平 [申請(qǐng)人]新磊半導(dǎo)體科技(蘇州)有限公司