量子阱hemt器件及其制備方法和二維電子氣分布方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種量子阱HEMT器件及其制備方法和二維電子氣分布方法，包括在AlN單晶襯底上依次形成的AlN下勢壘層、GaN溝道層、AlN上勢壘層和Al2O3柵介質(zhì)層，在AlN上勢壘層上形成源、漏電極，在Al2O3柵介質(zhì)層上形成柵電極，所述GaN溝道層的下半部分采用Si離子進(jìn)行選擇性施主摻雜，而上半部分保持本征狀態(tài)，所述GaN溝道層下半部分的選擇性施主摻雜濃度控制在(6.8±0.05)×1018cm-3。本發(fā)明通過數(shù)值模擬得到了量子阱HEMT器件溝道層下半部分的最佳選擇性施主摻雜濃度，該濃度很好地優(yōu)化了二維電子氣的分布，進(jìn)而根據(jù)優(yōu)化后的結(jié)果設(shè)計(jì)并制作了AlN/GaN/AlN量子阱HEMT器件。
【專利說明】量子阱HEMT器件及其制備方法和二維電子氣分布方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)，具體是指一種優(yōu)化型AlN/GaN/AIN量子阱HEMT器件及其制備方法和優(yōu)化該器件二維電子氣分布的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于III族氮化物材料體系具有寬帶隙、高擊穿電場和強(qiáng)極化作用等諸多優(yōu)良特性，基于Al (In)GaN/(In)GaN的高電子遷移率晶體管(HEMT)可以滿足高溫、高頻、高功率的應(yīng)用需求，使其受到科學(xué)界的廣泛關(guān)注。為了提高器件的性能，人們提出了各種類型的III族氮化物HEMT結(jié)構(gòu)，其中研究最為廣泛、技術(shù)最為成熟的就是AlGaN/GaN HEMT。隨著材料生長質(zhì)量的不斷提高，器件制作工藝的不斷完善，AlGaN/GaN HEMT器件性能取得了長足進(jìn)步。輸出功率密度大于2A/mm、跨導(dǎo)大于500mS/mm、截止頻率和最高振蕩頻率大于100GHz、輸出功率密度大于30W/mm的器件已相繼問世。為了追求更高的工作速度，AlGaN/GaN HEMT的柵極長度(Lg)需要不斷縮短，為了抑制Lg縮短引起的短溝道效應(yīng)，AlGaN勢壘層的厚度(tbar)也必須隨之減小，以保持器件較高的縱橫比(Lg/tbJ，但t-減小又會(huì)導(dǎo)致二維電子氣(2DEG)濃度下降和溝道導(dǎo)通電阻增加。
[0003]AlN/GaN HEMT的提出很好地解決了上述矛盾，這是因?yàn)锳lN比低鋁組份的AlGaN材料具有更強(qiáng)的極化效應(yīng)，較小厚度的AlN勢壘層可以在AlN/GaN界面誘導(dǎo)出更高濃度的二維電子氣。隨后，為了進(jìn)一步改善器件的高頻特性，Dabrian等人提出了 AlN/GaN/AlN量子阱HEMT結(jié)構(gòu)，利用量子阱的強(qiáng)束縛能力抑制電子從溝道溢出，從而有效地降低了 電流對(duì)塌效應(yīng)，見 A.M.Dabiran, A.M.Wowchak, A.0sinsky, et al.，Applied PhysicsLetters, Vol.93，082111, 2008。該器件由于GaN溝道層和AlN下勢壘層界面處負(fù)的極化電荷對(duì)二維電子氣具有明顯耗盡作用，為了抵消這種耗盡作用，必須對(duì)GaN溝道層的下半部分進(jìn)行選擇性施主摻雜，但過度摻雜會(huì)在主溝道附近形成寄生溝道，嚴(yán)重影響器件性能。
[0004]因此，通過控制選擇性施主摻雜濃度來優(yōu)化二維電子氣分布顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種量子阱HEMT器件、其制備方法及優(yōu)化該器件二維電子氣分布的方法，從AlN/GaN/AIN量子阱HEMT 二維電子氣的縱向分布著手研究，考察選擇性施主摻雜濃度對(duì)二維電子氣分布的影響，通過數(shù)值模擬得到二維電子氣分布隨選擇性施主摻雜濃度變化的規(guī)律，得到最佳選擇性摻雜濃度。進(jìn)而根據(jù)優(yōu)化后的結(jié)果設(shè)計(jì)并制作了 AlN/GaN/AIN量子阱HEMT器件，對(duì)新型器件的研制具有一定的指導(dǎo)意義。為了盡可能增強(qiáng)主溝道導(dǎo)電能力，抑制寄生電導(dǎo)，我們定義主溝道濃度峰值與寄生溝道濃度峰值之差為溝道優(yōu)值因子，根據(jù)溝道優(yōu)值因子隨選擇性施主摻雜濃度變化的規(guī)律優(yōu)化器件性能。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方法如下:
[0007]一種量子阱HEMT器件，包括在AlN單晶襯底上依次形成的AlN下勢壘層、GaN溝道層、AlN上勢壘層和Al2O3柵介質(zhì)層，在AlN上勢壘層上形成源、漏電極，在Al2O3柵介質(zhì)層上形成柵電極，所述GaN溝道層的下半部分采用Si離子進(jìn)行選擇性施主摻雜，而上半部分保持本征狀態(tài)，所述GaN溝道層下半部分的選擇性施主摻雜濃度控制在(6.8±0.05) X 1018cm_3o
[0008]一種量子阱HEMT器件的制備方法，包括步驟如下:
[0009]I)在金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)中，首先在AlN單晶襯底上生長AlN下勢壘層，緊接著采用原位摻雜工藝生長一定厚度的Si離子摻雜濃度為(6.8±0.05) X IO18CnT3的GaN層，作為溝道層的下半部分，然后再生長相同厚度的本征GaN層，作為溝道層的上半部分，之后繼續(xù)生長AlN上勢壘層；
[0010]2)在AlN上勢壘層上，利用原子層沉積工藝淀積Al2O3柵介質(zhì)層，然后通過光刻工藝在源、漏極區(qū)域形成刻蝕所需的窗口，采用HF濕法刻蝕工藝去除源、漏極區(qū)域的Al2O3介質(zhì)薄膜；
[0011]3)利用光刻工藝獲得源、漏極區(qū)域窗口，然后采用電子束蒸發(fā)工藝，在源、漏極區(qū)域窗口上蒸發(fā)歐姆接觸金屬Ti/Al/Ni/Au，形成源極和漏極，最后在Al2O3柵介質(zhì)層上利用光刻工藝獲得柵極區(qū)域窗口，并在該柵極區(qū)域窗口上采用電子束蒸發(fā)工藝蒸發(fā)柵極金屬Ni/Au,形成柵極。
[0012]一種優(yōu)化量子阱HEMT器件二維電子氣分布的方法，包括步驟如下:
[0013]I)首先構(gòu)建AlN/GaN/AIN量子阱HEMT器件的結(jié)構(gòu)模型:
[0014]在AlN單晶襯底上依次形成AlN下勢壘層、GaN溝道層、AlN上勢壘層和Al2O3柵介質(zhì)層，然后在AlN上勢壘層上形成源、漏電極，以及在Al2O3柵介質(zhì)層上形成柵電極，所述GaN溝道層的下半部分采用Si離子進(jìn)行施主摻雜，而上半部分保持本征狀態(tài)；
[0015]2)制備實(shí)驗(yàn)測試樣品，提取關(guān)鍵材料參數(shù):
[0016]在300?500 μ m厚的AlN單晶襯底上依次生長I?2 μ m厚的AlN下勢壘層、50?70nm厚的GaN溝道層、2?6nm厚的AlN上勢壘層，用電容電壓法測試所得樣品，提取AlN上勢壘層與GaN溝道層界面處的極化電荷面密度，所說的極化電荷面密度與材料生長質(zhì)量與AlN上勢壘層厚度密切相關(guān)，其數(shù)量級(jí)為1.9?4X IO13CnT2 ；
[0017]3)構(gòu)建物理模型:
[0018]采用半導(dǎo)體器件數(shù)值模擬的基本方程泊松方程、電子與空穴的連續(xù)性方程、電子與空穴的電流密度方程，載流子復(fù)合通過產(chǎn)生復(fù)合項(xiàng)加入連續(xù)性方程，包括SRH復(fù)合、Auger復(fù)合和輻射復(fù)合，同時(shí)考慮到載流子的熱效應(yīng)、速度飽和效應(yīng)，用有限元方法離散化聯(lián)立迭代求解，勢壘的隧穿效應(yīng)為獨(dú)立方程，與上述方程自洽求解；
[0019]4)根據(jù)步驟2)的實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果設(shè)置AlN上勢壘層與GaN溝道層界面處的極化電荷面密度，同時(shí)根據(jù)計(jì)算分別設(shè)置Al2O3柵介質(zhì)層與AlN上勢壘層界面處以及GaN溝道層與AlN下勢壘層界面處的極化電荷面密度，模擬中將GaN溝道層的下半部分直接設(shè)計(jì)成均勻施主摻雜，而其上半部分設(shè)計(jì)為本征狀態(tài)，改變此選擇性施主摻雜的濃度，分別得到不同摻雜濃度下二維電子氣縱向分布的一系列曲線；
[0020]5)在步驟4)所得的不同選擇性施主摻雜濃度下二維電子氣縱向分布的一系列曲線中，選取主溝道濃度峰值Ii1和寄生溝道濃度峰值n2為研究對(duì)象，分別得到Ii1和n2隨選擇性施主摻雜濃度變化的曲線；[0021]6)定義叫與巧之差(Ii1-1i2)為溝道優(yōu)值因子，利用步驟5)所得結(jié)果直接得到溝道優(yōu)值因子隨選擇性施主摻雜濃度變化的曲線，選取溝道優(yōu)值因子最大值所對(duì)應(yīng)的摻雜濃度為最佳選擇性施主摻雜濃度；
[0022]7)重新設(shè)置AlN上勢壘層與GaN溝道層界面處的極化電荷面密度，使其在1.9?4X1013cm_2范圍內(nèi)變化，重復(fù)步驟4)-6)得到各極化電荷面密度下的最佳選擇性施主摻雜濃度，通過對(duì)比獲得不同的極化電荷面密度均對(duì)應(yīng)同一最佳選擇性施主摻雜濃度6.8X 1018cm_3，說明將GaN溝道層下半部分的選擇性施主摻雜濃度控制在(6.8±0.05) X IO18CnT3時(shí)可以很好地改善器件性能。
[0023]本發(fā)明通過數(shù)值模擬得到了量子阱HEMT器件溝道層下半部分的最佳選擇性施主摻雜濃度，該濃度很好地優(yōu)化了二維電子氣的分布，進(jìn)而根據(jù)優(yōu)化后的結(jié)果設(shè)計(jì)并制作了AlN/GaN/AIN量子阱HEMT器件。原位摻雜工藝用于實(shí)現(xiàn)對(duì)溝道層下半部分的選擇性摻雜，具有簡單可行、摻雜均勻的優(yōu)點(diǎn)；優(yōu)化后的器件不僅能增強(qiáng)主溝道導(dǎo)電能力，而且能抑制寄生電導(dǎo)，從而為改善器件性能提供了有針對(duì)性的方案。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明溝道層選擇性摻雜的AlN/GaN/AIN量子阱HEMT器件的結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖2是不同選擇性施主摻雜濃度下二維電子氣的縱向分布圖；
[0026]圖3是主溝道及寄生溝道濃度峰值隨選擇性施主摻雜濃度變化的曲線；
[0027]圖4是當(dāng)AlN上勢壘層與GaN溝道層界面處的極化電荷面密度為1.9 X IO13CnT2時(shí)溝道優(yōu)值因子隨選擇性施主摻雜濃度變化的曲線；
[0028]圖5是當(dāng)AlN上勢壘層與GaN溝道層界面處的極化電荷面密度分別為
2.4X IO1W2和3.2 X IO1W時(shí)溝道優(yōu)值因子隨選擇性施主摻雜濃度變化的曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0030]1.構(gòu)建溝道層選擇性摻雜的AlN/GaN/AIN量子阱HEMT器件的結(jié)構(gòu)模型，如圖1所示，在500 μ m厚的AlN單晶襯底上依次形成I μ m厚的AlN下勢壘層、50nm厚的GaN溝道層、3.5nm厚的AlN上勢魚層和5nm厚的Al2O3柵介質(zhì)層,然后在AlN上勢魚層上形成源、漏電極，以及在Al2O3柵介質(zhì)層上形成柵電極。源、漏和柵電極的長度為lym，器件總長度為5 μ m。GaN溝道層的下25nm部分采用Si離子進(jìn)行施主摻雜，而其上25nm部分保持本征狀態(tài)；
[0031]2.制備實(shí)驗(yàn)測試樣品，提取關(guān)鍵材料參數(shù)，即在500 μ m厚的AlN單晶襯底上依次生長I μ m厚的AlN下勢壘層、50nm厚的GaN溝道層、3.5nm厚的AlN上勢壘層，用電容電壓(CV)法測試所得樣品，得到AlN上勢壘層與GaN溝道層界面處的極化電荷面密度為
1.9 X IO13Cm 2 ；
[0032]3.構(gòu)建物理模型:半導(dǎo)體器件數(shù)值模擬的基本方程是泊松方程、電子與空穴的連續(xù)性方程、電子與空穴的電流密度方程，載流子復(fù)合通過產(chǎn)生復(fù)合項(xiàng)加入連續(xù)性方程，包括SRH復(fù)合、Auger復(fù)合和輻射復(fù)合，同時(shí)還需考慮到載流子的熱效應(yīng)、速度飽和效應(yīng)，用有限元方法離散化聯(lián)立迭代求解，勢壘的隧穿效應(yīng)為獨(dú)立方程，與上述方程自洽求解；[0033]4.根據(jù)步驟2的實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果設(shè)置AlN上勢壘層與GaN溝道層界面處的極化電荷面密度為1.9X 1013cm_2，同時(shí)根據(jù)計(jì)算設(shè)置Al2O3柵介質(zhì)層與AlN上勢壘層界面處的極化電荷面密度為-1.6X1013cm_2，GaN溝道層與AlN下勢壘層界面處的極化電荷面密度為-2.6X 1013cm_2，模擬中將溝道層的下半部分直接設(shè)計(jì)成均勻施主摻雜，而其上半部分設(shè)計(jì)為本征狀態(tài)，改變此選擇性施主摻雜的濃度，分別得到不同摻雜濃度下二維電子氣縱向分布的一系列曲線，如圖2所示，增加選擇性施主摻雜濃度可以明顯增強(qiáng)主溝道導(dǎo)電能力，但寄生電導(dǎo)也隨之增加；
[0034]5.在步驟4所得的不同選擇性施主摻雜濃度下二維電子氣縱向分布的一系列曲線中，選取主溝道濃度峰值Ii1和寄生溝道濃度峰值n2為研究對(duì)象，分別得到Ii1和n2隨選擇性施主摻雜濃度變化的曲線，圖3所示，由圖中可知，當(dāng)選擇性施主摻雜濃度為OcnT3時(shí)，主溝道濃度峰值只有IO9CnT3的數(shù)量級(jí)，遠(yuǎn)不能滿足器件正常工作的要求，因此對(duì)溝道層進(jìn)行選擇性施主摻雜顯得十分必要；
[0035]6.定義Ii1與n2之差(Ii1-1i2)為溝道優(yōu)值因子，利用步驟5所得結(jié)果直接得到溝道優(yōu)值因子隨選擇性施主摻雜濃度變化的曲線，如圖4所示的當(dāng)AlN上勢壘層與GaN溝道層界面處的極化電荷面密度為1.9X IO13CnT2時(shí)溝道優(yōu)值因子隨選擇性施主摻雜濃度變化的曲線，選取溝道優(yōu)值因子最大值所對(duì)應(yīng)的摻雜濃度即6.8 X IO18CnT3為最佳選擇性施主摻雜濃度；
[0036]7.重新設(shè)置極化電荷面密度，由于改變Al2O3柵介質(zhì)層與AlN上勢壘層界面處的極化電荷面密度P1或者GaN溝道層與AlN下勢壘層界面處的極化電荷面密度P2,均可等效為固SP1和P2的同時(shí)改變AlN上勢壘層與GaN溝道層界面處的極化電荷面密度P3。因此本實(shí)施例僅重新設(shè)置P3,使其在1.9?4X IO13CnT2范圍內(nèi)變化，重復(fù)步驟4-6得到各極化電荷面密度下的最佳選擇性施主摻雜濃度。如圖5所示的當(dāng)AlN上勢壘層與GaN溝道層界面處的極化電荷面密度分別為2.4X IO1W2和3.2X IO1W2時(shí)溝道優(yōu)值因子隨選擇性施主摻雜濃度變化的曲線，通過對(duì)比獲得不同的極化電荷面密度均對(duì)應(yīng)同一最佳選擇性施主摻雜濃度6.8X 1018cm_3，說明將GaN溝道層下半部分的選擇性施主摻雜濃度控制在(6.8±0.05) X IO18CnT3時(shí)可以很好地改善器件性能；
[0037]8.根據(jù)上述模擬的結(jié)果來制備AlN/GaN/AIN量子阱HEMT器件，首先把500 μ m厚的AlN單晶襯底置于金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)系統(tǒng)的反應(yīng)室中，該系統(tǒng)以三甲基鎵(TMGa)、三甲基鋁(TMAl)和硅烷(SiH4)分別作為Ga源、Al源和Si源，以高純NH3氣為氮源，氫氣作為載氣；
[0038]9.首先在AlN單晶襯底上生長Iym厚的AlN下勢壘層，緊接著采用原位摻雜工藝生長25nm厚的Si離子摻雜濃度為(6.8±0.05) X IO18CnT3的GaN層，作為溝道層的下半部分，然后再生長25nm厚的本征GaN層，作為溝道層的上半部分，之后繼續(xù)生長3.5nm厚的AlN上勢壘層；
[0039]10.在AlN上勢壘層上，利用原子層沉積工藝淀積5nm厚的Al2O3柵介質(zhì)層，然后通過光刻工藝在源、漏極區(qū)域形成刻蝕所需的窗口，采用HF濕法刻蝕工藝去除源、漏極區(qū)域的Al2O3介質(zhì)薄膜；
[0040]11.利用光刻工藝獲得源、漏極區(qū)域窗口，然后采用電子束蒸發(fā)工藝，在源、漏極區(qū)域窗口上蒸發(fā)厚度依次為30/180/40/60nm的歐姆接觸金屬Ti/Al/Ni/Au，形成源極和漏極，最后在Al2O3柵介質(zhì)層上利用光刻工藝獲得柵極區(qū)域窗口，并在該柵極區(qū)域窗口上采用電子束蒸發(fā)工藝蒸發(fā)厚度依次為30/200nm的柵極金屬Ni/Au，形成柵極。至此完成了優(yōu)化后的AlN/GaN/AIN量子阱HEMT器件的制作。
[0041]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種量子阱HEMT器件，包括在AlN單晶襯底上依次形成的AlN下勢壘層、GaN溝道層、AlN上勢壘層和Al2O3柵介質(zhì)層，在AlN上勢壘層上形成源、漏電極，在Al2O3柵介質(zhì)層上形成柵電極，所述GaN溝道層的下半部分采用Si離子進(jìn)行選擇性施主摻雜，而上半部分保持本征狀態(tài)，其特征在于，所述GaN溝道層下半部分的選擇性施主摻雜濃度控制在(6.8±0.05) X 1018cm_3o
2.一種如權(quán)利要求1所述的量子阱HEMT器件的制備方法，其特征在于，包括步驟如下: 1)在金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)中，首先在AlN單晶襯底上生長AlN下勢壘層，緊接著采用原位摻雜工藝生長一定厚度的Si離子摻雜濃度為(6.8±0.05) X IO18CnT3的GaN層，作為溝道層的下半部分，然后再生長相同厚度的本征GaN層，作為溝道層的上半部分，之后繼續(xù)生長AlN上勢壘層； 2)在AlN上勢壘層上，利用原子層沉積工藝淀積Al2O3柵介質(zhì)層，然后通過光刻工藝在源、漏極區(qū)域形成刻蝕所需的窗口，采用HF濕法刻蝕工藝去除源、漏極區(qū)域的Al2O3介質(zhì)薄膜； 3)利用光刻工藝獲得源、漏極區(qū)域窗口，然后采用電子束蒸發(fā)工藝，在源、漏極區(qū)域窗口上蒸發(fā)歐姆接觸金屬Ti/Al/Ni/Au，形成源極和漏極，最后在Al2O3柵介質(zhì)層上利用光刻工藝獲得柵極區(qū)域窗口，并在該柵極區(qū)域窗口上采用電子束蒸發(fā)工藝蒸發(fā)柵極金屬Ni/Au，形成柵極。
3.—種如權(quán)利要求1所述的量子阱HEMT器件二維電子氣分布方法，其特征在于，包括步驟如下: O首先構(gòu)建AlN/GaN/AIN量子 阱HEMT器件的結(jié)構(gòu)模型: 在AlN單晶襯底上依次形成AlN下勢壘層、GaN溝道層、AlN上勢壘層和Al2O3柵介質(zhì)層，然后在AlN上勢壘層上形成源、漏電極，以及在Al2O3柵介質(zhì)層上形成柵電極，所述GaN溝道層的下半部分采用Si離子進(jìn)行施主摻雜，而上半部分保持本征狀態(tài)； 2)制備實(shí)驗(yàn)測試樣品，提取關(guān)鍵材料參數(shù): 在300~500 μ m厚的AlN單晶襯底上依次生長I~2 μ m厚的AlN下勢壘層、50~70nm厚的GaN溝道層、2~6nm厚的AlN上勢壘層，用電容電壓法測試所得樣品，提取AlN上勢壘層與GaN溝道層界面處的極化電荷面密度，所說的極化電荷面密度與材料生長質(zhì)量與AlN上勢壘層厚度密切相關(guān)，其數(shù)量級(jí)為1.9~4X IO13CnT2 ； 3)構(gòu)建物理模型: 采用半導(dǎo)體器件數(shù)值模擬的基本方程泊松方程、電子與空穴的連續(xù)性方程、電子與空穴的電流密度方程，載流子復(fù)合通過產(chǎn)生復(fù)合項(xiàng)加入連續(xù)性方程，包括SRH復(fù)合、Auger復(fù)合和輻射復(fù)合，同時(shí)考慮到載流子的熱效應(yīng)、速度飽和效應(yīng)，用有限元方法離散化聯(lián)立迭代求解，勢壘的隧穿效應(yīng)為獨(dú)立方程，與上述方程自洽求解； 4)根據(jù)步驟2)的實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果設(shè)置AlN上勢壘層與GaN溝道層界面處的極化電荷面密度，同時(shí)根據(jù)計(jì)算分別設(shè)置Al2O3柵介質(zhì)層與AlN上勢壘層界面處以及GaN溝道層與AlN下勢壘層界面處的極化電荷面密度，模擬中將GaN溝道層的下半部分直接設(shè)計(jì)成均勻施主摻雜，而其上半部分設(shè)計(jì)為本征狀態(tài)，改變此選擇性施主摻雜的濃度，分別得到不同摻雜濃度下二維電子氣縱向分布的一系列曲線；5)在步驟4)所得的不同選擇性施主摻雜濃度下二維電子氣縱向分布的一系列曲線中，選取主溝道濃度峰值Ii1和寄生溝道濃度峰值n2為研究對(duì)象，分別得到Ii1和n2隨選擇性施主摻雜濃度變化的曲線； 6)定義!^與^之差(Ii1-1i2)為溝道優(yōu)值因子，利用步驟5)所得結(jié)果直接得到溝道優(yōu)值因子隨選擇性施主摻雜濃度變化的曲線，選取溝道優(yōu)值因子最大值所對(duì)應(yīng)的摻雜濃度為最佳選擇性施主摻雜濃度； 7)重新設(shè)置AlN上勢壘層與GaN溝道層界面處的極化電荷面密度，使其在1.9~4XlO13CnT2范圍內(nèi)變化，重復(fù)步驟4)-6)得到各極化電荷面密度下的最佳選擇性施主摻雜濃度，通過對(duì)比獲得不同的極化電荷面密度均對(duì)應(yīng)同一最佳選擇性施主摻雜濃度6.8 X IO1W3,說明將GaN溝道層下半部分的選擇性施主摻雜濃度控制在(6.8±0.05) X IO18CnT3時(shí)`可以很好地改善器件性能。
【文檔編號(hào)】H01L29/10GK103633133SQ201310646501
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】王曉東, 胡偉達(dá), 侯麗偉, 謝巍, 俞旭輝, 鄒鍶, 文新榮, 王兵兵, 劉素芳, 周德亮, 臧元章 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第五十研究所