CN110021659A - 高电子迁移率晶体管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高电子迁移率晶体管及其制备方法,属于半导体技术领域。所述高电子迁移率晶体管包括衬底、沟道层、势垒层、源极、漏极和栅极,所述沟道层和所述势垒层依次层叠在所述衬底上,所述源极、所述漏极和所述栅极分别设置在所述势垒层上,所述源极和所述漏极均与所述势垒层形成欧姆接触,所述栅极与所述势垒层形成肖特基接触;所述沟道层包括第一子层和插入在所述第一子层中的第二子层,所述第一子层为未掺杂的GaN层,所述第二子层为BeGaN层。本发明通过在未掺杂的GaN层中插入BeGaN层,有利于沟道层(GaN)和势垒层(AlGaN)的异质结界面处形成有高浓度、高迁移率的二维电子气。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,特别涉及一种高电子迁移率晶体管及其制备方法。
背景技术
高电子迁移率晶体管(英文:High electron mobility transistor,简称:HEMT)是场效应晶体管的一种,它使用两种具有不同能隙的材料形成异质结,为载流子提供沟道。氮化镓(GaN)基材料具有宽带隙、高电子迁移率、耐高压、抗辐射、易形成异质结构、自发极化效应大的特点,适合制备HEMT等新一代高频大功率微电子器件和电路。目前GaN基材料及器件是全球半导体领域研究的前沿和热点,在军民领域具有重大的应用前景。
现有的高电子迁移率晶体管包括衬底、沟道层、势垒层、源极、漏极和栅极,沟道层和势垒层依次层叠在衬底上,源极、漏极和栅极分别设置在势垒层上,源极和漏极均与势垒层形成欧姆接触,栅极与势垒层形成肖特基接触。
在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术至少存在以下问题:
衬底的材料通常采用蓝宝石,沟道层的材料采用未掺杂的氮化镓(GaN),氮化镓和蓝宝石的晶格常数相差较大,导致沟道层和衬底之间存在较大的晶格失配。晶格失配产生的应力和缺陷会较多引入到沟道层中,使得沟道层整体呈弱N型,沟道层内电子的浓度偏高,进而影响到沟道层(GaN)和势垒层(AlGaN)的异质结界面处形成有高浓度、高迁移率的二维电子气。
发明内容
本发明实施例提供了一种高电子迁移率晶体管及其制备方法,能够解决现有技术沟道层内电子的浓度偏高,影响沟道层(GaN)和势垒层(AlGaN)的异质结界面处形成有高浓度、高迁移率的二维电子气的问题。所述技术方案如下:
一方面,本发明实施例提供了一种高电子迁移率晶体管,所述高电子迁移率晶体管包括衬底、沟道层、势垒层、源极、漏极和栅极,所述沟道层和所述势垒层依次层叠在所述衬底上,所述源极、所述漏极和所述栅极分别设置在所述势垒层上,所述源极和所述漏极均与所述势垒层形成欧姆接触,所述栅极与所述势垒层形成肖特基接触;所述沟道层包括第一子层和插入在所述第一子层中的第二子层,所述第一子层为未掺杂的GaN层,所述第二子层为BeGaN层。
可选地,所述第二子层的厚度为20nm~50nm。
进一步地,所述第二子层的数量为1个~20个;当所述第二子层(21b)的数量为2个以上时,多个所述第二子层(21b)间隔插入在所述第一子层(21a)中。
更进一步地,所述沟道层中所述第二子层的总厚度为所述第一子层的厚度的1%~50%。
可选地,所述第二子层中Be的掺杂浓度为1017cm-3~1019cm-3。
进一步地,所述第二子层中Be的掺杂浓度沿从所述沟道层到所述势垒层的层叠方向先逐渐增大再逐渐减小。
另一方面,本发明实施例提供了一种高电子迁移率晶体管的制备方法,所述制备方法包括:
提供一衬底;
在所述衬底上依次形成沟道层和势垒层;其中,所述沟道层包括第一子层和插入在所述第一子层中的第二子层,所述第一子层为未掺杂的GaN层,所述第二子层为BeGaN层;
在所述势垒层上形成源极和漏极,所述源极和所述漏极均与所述势垒层形成欧姆接触;
在所述势垒层上形成栅极,所述栅极与所述势垒层形成肖特基接触。
可选地,所述第二子层中Be的掺杂浓度沿从所述沟道层到所述势垒层的层叠方向先逐渐增大再逐渐减小。
进一步地,所述第二子层的生长温度沿从所述沟道层到所述势垒层的层叠方向先逐渐增大再逐渐减小。
可选地,所述第二子层的生长温度与所述第一子层的生长温度相同。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
在未掺杂的GaN层中插入BeGaN层,BeGaN层主要包含BeN和GaN两种化合物。由于Be原子最外层的电子数一般为2个,Ga原子最外层的电子数一般为3个,N原子最外层的电子数一般为5个,因此GaN最外层的电子数一般为8个,BeN最外层的电子数一般为7个。又由于化合物在最外层的电子数为8个时达到稳定,因此BeN会在BeGaN层中额外捕获1个带负电的电子,使得BeGaN层中产生带正电的空穴,产生的空穴可以降低甚至消除沟道层的弱N型,避免沟道层内的电子影响沟道层和势垒层的异质结界面处形成有高浓度、高迁移率的二维电子气,提高高电子迁移率晶体管的电学性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种高电子迁移率晶体管的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的沟道层的结构示意图;
图3是本发明实施例提供的沟道层中Be的掺杂浓度的示意图;
图4是本发明实施例提供的一种高电子迁移率晶体管的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种高电子迁移率晶体管。图1为本发明实施例提供的一种高电子迁移率晶体管的结构示意图。参见图1,该高电子迁移率晶体管包括衬底10、沟道层21、势垒层22、源极31、漏极32和栅极33,沟道层21和势垒层22依次层叠在衬底10上,源极31、漏极32和栅极33分别设置在势垒层22上。源极31和漏极32均与势垒层22形成欧姆接触,栅极33与势垒层22形成肖特基接触。
图2为本发明实施例提供的沟道层的结构示意图。参见图2,沟道层21包括第一子层21a和插入在第一子层21a中的第二子层21b,第一子层21a为未掺杂的GaN层,第二子层21b为BeGaN层。
本发明实施例在未掺杂的GaN层中插入BeGaN层,BeGaN层主要包含BeN和GaN两种化合物。由于Be原子最外层的电子数一般为2个,Ga原子最外层的电子数一般为3个,N原子最外层的电子数一般为5个,因此GaN最外层的电子数一般为8个,BeN最外层的电子数一般为7个。又由于化合物在最外层的电子数为8个时达到稳定,因此BeN会在BeGaN层中额外捕获1个带负电的电子,使得BeGaN层中产生带正电的空穴,产生的空穴可以降低甚至消除沟道层的弱N型,避免沟道层内的电子影响沟道层和势垒层的异质结界面处形成有高浓度、高迁移率的二维电子气,提高高电子迁移率晶体管的电学性能。而且Be原子的体积较小,对沟道层晶体质量的影响较小,可以避免造成沟道层的晶体质量进一步变差。另外,BeGaN层可以采用高温生长,高温有利于提高晶体质量,因此BeGaN层还可以改善沟道层的晶体质量,进一步提高高电子迁移率晶体管的电学性能。
在实际应用中,欧姆接触是指金属与半导体在接触处是一个电阻值远小于半导体本身的电阻,因此源极和漏极与势垒层之间都是直接接触,并且还可以采用退火等工艺手段降低金属与半导体之间的电阻值。肖特基接触是指金属和半导体材料相接触的时候,在界面处半导体的能带弯曲,形成肖特基势垒,势垒的存在导致大的界面电阻,也就是说,金属与半导体的接触处存在一个电阻值很大的电阻,因此源极和漏极与势垒层之间可以通过绝缘材料间接接触,即分别在源极与势垒层之间、漏极与势垒层之间设置绝缘层,如SiN层。
可选地,如图2所示,第二子层21b的厚度d可以为20nm~50nm。第二子层的厚度为20nm~50nm,一方面第二子层具有一定的厚度,可以提供一定数量的空穴去中和第一子层中的电子,减弱沟道层呈现的N型;另一方面第二子层的厚度较薄,不会影响到沟道层整体的结构。
在实际应用中,第二子层21b的厚度d也可以小于20nm,也可以大于50nm,此时也可以对沟道层呈现的N型起到一定的改善作用。
进一步地,沟道层21中各个第二子层21b的厚度d可以沿从沟道层21到势垒层22的层叠方向逐层减小。沟道层21靠近衬底10的部分由于与衬底之间的晶格失配,产生的应力和缺陷较多,呈现的N型较强,采用厚度较大的第二子层,可以提供较多数量的空穴进行改善;而沟道层21靠近势垒层22的部分采用厚度较小的第二子层,可以尽可能减小第二子层对GaN/AlGaN异质结界面形成二维电子气的影响,因此沟道层21中各个第二子层21b的厚度d沿从沟道层21到势垒层22的层叠方向逐层减小,整体的实现效果较好,高电子迁移率晶体管的电学性能较佳。
在实际应用中,沟道层21中各个第二子层21b的厚度d也可以相等,实现上更为简单方便。沟道层21中各个第二子层21b的厚度d还可以沿从沟道层21到势垒层22的层叠方向逐层增大,这样可以有效避免GaN/AlGaN异质结界面受到电子的影响。
更进一步地,第二子层21b两侧的第一子层21a的厚度可以相同,以使第二子层21b均匀插入在第一子层21a中,有利于维持沟道层整体的晶体结构。
进一步地,第二子层21b的数量可以为1个~20个。当第二子层21b的数量为2个以上时,多个第二子层21b间隔插入在第一子层21a中。通过将第二子层的数量限定在一定范围内,可以避免第二子层的数量太多,造成制作工艺过于复杂,生产成本过高。示例性地,第二子层21b的数量可以为3个~5个,此时既能有效改善沟道层的N型,也不会对沟道层的结构造成不良影响,而实现上也比较容易,对生产成本的影响可以忽略不计。
在实际应用中,第二子层21b的数量也可以大于20个,此时也可以改善沟道层的N型。
更进一步地,沟道层21中第二子层21b的总厚度可以为第一子层21a的厚度的1%~50%。以图2为例,2个第二子层21b间隔插入在第一子层21a中,将第一子层21a分成三个部分,则2个第二子层21b的厚度之和为第一子层21a三个部分的厚度之和的1%~50%。而沟道层21中第二子层21b的总厚度为第一子层21a的厚度的1%~50%,一方面第二子层具有一定的厚度,可以提供一定数量的空穴去中和第一子层中的电子,减弱沟道层呈现的N型;另一方面第二子层的厚度较薄,不会影响到沟道层整体的结构。示例性地,沟道层21中第二子层21b的总厚度可以为第一子层21a的厚度的30%~40%,此时既能有效改善沟道层的N型,也不会对沟道层的结构造成不良影响。
在实际应用中,沟道层21中第二子层21b的总厚度也可以小于第一子层21a的厚度的1%,也可以大于第一子层21a的厚度的50%,此时也可以对沟道层呈现的N型起到一定的改善作用。
示例性地,第一子层21a的厚度可以为1μm~3μm。
可选地,第二子层21b中Be的掺杂浓度可以为1017cm-3~1019cm-3。第二子层21b中Be的掺杂浓度为1017cm-3~1019cm-3,提供的空穴数量较为合适,基本可以刚好消除第一子层呈弱N型的电子,同时也不会对沟道层的晶体质量造成不良影响。
在实际应用中,第二子层21b中Be的掺杂浓度也可以小于1017cm-3,也可以大于1019cm-3,此时也可以对沟道层呈现的N型起到一定的改善作用。
图3为本发明实施例提供的沟道层中Be的掺杂浓度的示意图。参见图3,进一步地,第二子层21b中Be的掺杂浓度可以沿从沟道层21到势垒层22的层叠方向先逐渐增大再逐渐减小。第二子层靠近第一子层的部分中Be的掺杂浓度较低,有利于维持沟道层整体的结构。
在实际应用中,第二子层21b中Be的掺杂浓度也可以保持不变,实现上更为简单方便。第二子层21b中Be的掺杂浓度还可以沿从沟道层21到势垒层22的层叠方向逐渐减小,与第一子层中应力和缺陷的变化情况相匹配,对沟道层呈现的N型改善效果较好,同时也可以尽可能减小第二子层对GaN/AlGaN异质结界面形成二维电子气的影响。
进一步地,沟道层21中各个第二子层21b中Be的掺杂浓度可以沿从沟道层21到势垒层22的层叠方向逐层减小。沟道层21靠近衬底10的部分由于与衬底之间的晶格失配,产生的应力和缺陷较多,呈现的N型较强,采用Be的掺杂浓度较大的第二子层,可以提供较多数量的空穴进行改善;而沟道层21靠近势垒层22的部分采用Be的掺杂浓度较小的第二子层,可以尽可能减小第二子层对GaN/AlGaN异质结界面形成二维电子气的影响,因此沟道层21中各个第二子层21b中Be的掺杂浓度沿从沟道层21到势垒层22的层叠方向逐层减小,整体的实现效果较好,高电子迁移率晶体管的电学性能较佳。
在实际应用中,沟道层21中各个第二子层21b中Be的掺杂浓度也可以相等,也可以沿从沟道层21到势垒层22的层叠方向先逐层减小再逐层增大等实现方式,这些实现方式都可以对沟道层呈现的N型起到一定的改善作用,也有利于避免破坏器件整体的晶体结构。
需要说明的是,如果单个第二子层21b中Be的掺杂浓度逐渐变化,如先逐渐增大再逐渐减小,则上述沟道层21中各个第二子层21b中Be的掺杂浓度为沟道层21中各个第二子层21b中Be的平均掺杂浓度。例如,某个第二子层21b中Be的掺杂浓度先从0逐渐增大至某个值,再从这个值逐渐减小至0,则这个第二子层21b中Be的平均掺杂浓度为这个值除以2。
在本实施例中,衬底10的材料可以采用蓝宝石(主要材料为三氧化二铝)或者氮化硅(SiC),如晶向为[0001]的蓝宝石。势垒层22的材料可以采用未掺杂的氮化铝镓(AlGaN),AlGaN和GaN的异质结界面处可以形成有高浓度、高迁移率的二维电子气。源极31、漏极32和栅极33的材料可以为金属层,如钛(Ti)层、铝(Al)层、镍(Ni)层、铌(Nb)层和金(Au)层中的一个或多个。
进一步地,势垒层22的厚度可以为5nm~20nm,如10nm;势垒层22中Al组分的含量可以为0.25~0.35,如0.3。符合上述条件的势垒层,与沟道层之间形成的二维电子气较强。
可选地,如图1所示,该高电子迁移率晶体管还可以包括成核层23,成核层23为未掺杂的AlN层,成核层23设置在衬底10和沟道层21之间,主要为氮化镓材料外延生长提供成核中心。
进一步地,成核层23的厚度可以为80nm~150nm,如120nm,可以有效缓解衬底材料与氮化镓之间晶格失配产生的应力和缺陷。
进一步地,如图1所示,该高电子迁移率晶体管还包括缓冲层24,缓冲层24为未掺杂的GaN层,缓冲层24设置在成核层23和沟道层21之间,以进一步缓解衬底材料与氮化镓之间晶格失配产生的应力和缺陷,为外延片主体结构提供晶体质量较好的生长表面。
更进一步地,缓冲层24的厚度可以为1μm~3μm,如2μm,可以有效缓解衬底材料与氮化镓之间晶格失配产生的应力和缺陷。
可选地,该高电子迁移率晶体管还可以包括钝化层,钝化层设置在势垒层上除源极、漏极和栅极的设置区域之外的区域上,一方面有利于源极、漏极和栅极之间的绝缘,另一方面可以防止水汽和氧气对高电子迁移率晶体管的不良影响。
进一步地,钝化层的材料可以采用二氧化硅(SiO2)、二氧化铪(HfO2)、三氧化二铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)和氧化镧(La2O3)中的一种,绝缘效果好。
将各个第二子层的厚度、以及各个第二子层中Be的掺杂浓度取不同值,保持沟道层中第二子层的其它参数(如第二子层的数量)、高电子迁移率晶体管中其它层的参数值(如沟道层中第一子层的厚度、势垒层的厚度)不变,得到的各个高电子迁移率晶体管进行检测,检测情况如下:
在第一组实验中,第一个高电子迁移率晶体管中所有第二子层的厚度均为20nm,所有第二子层中Be的掺杂浓度均为1019cm-3;第二个高电子迁移率晶体管中所有第二子层的厚度均为30nm,所有第二子层中Be的掺杂浓度均为1018cm-3;第三个高电子迁移率晶体管中所有第二子层的厚度均为40nm,所有第二子层中Be的掺杂浓度均为1017cm-3,检测结果发现三个高电子迁移率晶体管中电子的迁移率相差不大。
在第二组实验中,第一个高电子迁移率晶体管中各个第二子层的厚度分别为20nm、30nm、40nm,各个第二子层中Be的掺杂浓度均为1019cm-3;第二个高电子迁移率晶体管中各个第二子层的厚度分别为25nm、35nm、45nm,各个第二子层中Be的掺杂浓度均为1018cm-3;第三个高电子迁移率晶体管中各个第二子层的厚度分别为30nm、40nm、50nm,各个第二子层中Be的掺杂浓度均为1017cm-3;检测结果发现三个高电子迁移率晶体管中电子的迁移率相差不大。
在第三组实验中,第一个高电子迁移率晶体管中各个第二子层的厚度分别为40nm、30nm、20nm,各个第二子层中Be的掺杂浓度均为1019cm-3;第二个高电子迁移率晶体管中各个第二子层的厚度分别为45nm、35nm、25nm,各个第二子层中Be的掺杂浓度均为1018cm-3;第三个高电子迁移率晶体管中各个第二子层的厚度分别为50nm、40nm、30nm,各个第二子层中Be的掺杂浓度均为1017cm-3;检测结果发现三个高电子迁移率晶体管中电子的迁移率相差不大。
在第四组实验中,第一个高电子迁移率晶体管中所有第二子层的厚度均为20nm,各个第二子层中Be的掺杂浓度分别为1018cm-3、1019cm-3、1018cm-3;第二个高电子迁移率晶体管中所有第二子层的厚度均为30nm,各个第二子层中Be的掺杂浓度分别为5*1017cm-3、5*1018cm-3、5*1017cm-3;第三个高电子迁移率晶体管中所有第二子层的厚度均为40nm,各个第二子层中Be的掺杂浓度分别为1017cm-3、1018cm-3、1017cm-3,检测结果发现三个高电子迁移率晶体管中电子的迁移率相差不大。
在第五组实验中,第一个高电子迁移率晶体管中所有第二子层的厚度均为20nm,各个第二子层中Be的掺杂浓度分别为1019cm-3、5*1018cm-3、1018cm-3;第二个高电子迁移率晶体管中所有第二子层的厚度均为30nm,各个第二子层中Be的掺杂浓度分别为5*1018cm-3、1018cm-3、5*1017cm-3;第三个高电子迁移率晶体管中所有第二子层的厚度均为40nm,各个第二子层中Be的掺杂浓度分别为1018cm-3、5*1017cm-3、1017cm-3,检测结果发现三个高电子迁移率晶体管中电子的迁移率相差不大。
对比第一组实验、第二组实验、第三组实验、第四组实验和第五组实验中高电子迁移率晶体管中电子的迁移率,发现第五组实验中高电子迁移率晶体管中电子的迁移率达到最高。也就是说,当沟道层中各个第二子层的厚度相同、沟道层中各个第二子层沿从沟道层到势垒层的层叠方向逐层减小时,高电子迁移率晶体管中电子的迁移率达到最高。其主要原因在于,沟道层中各个第二子层的厚度相同,第二子层均匀插入在第一子层中,有利于维持第二子层的晶体结构,同时由于高电子迁移率晶体管中电子的迁移率主要是利用GaN/AlGaN异质结界面形成二维电子气,因此沟道层中各个第二子层沿从沟道层到势垒层的层叠方向逐层减小,可以最大程度避免对GaN/AlGaN异质结界面造成影响,使高电子迁移率晶体管中电子的迁移率达到最高。
本发明实施例提供了一种高电子迁移率晶体管的制备方法,适用于制备图1所示的高电子迁移率晶体管。图4为本发明实施例提供的一种高电子迁移率晶体管的制备方法的流程图。参见图4,该制备方法包括:
步骤201:提供一衬底。
可选地,该步骤101可以包括:
控制温度为1000℃~1200℃(优选为1100℃),在氢气气氛中对衬底进行6分钟~10分钟(优选为8分钟)退火处理;
对衬底进行氮化处理。
通过上述步骤清洁衬底的表面,避免杂质掺入外延片中,有利于提高外延片的生长质量。
步骤202:在衬底上依次形成沟道层和势垒层。
在本实施例中,沟道层包括第一子层和插入在第一子层中的第二子层,第一子层为未掺杂的GaN层,第二子层为BeGaN层。
在实际应用中,第一子层和第二子层都可以采用金属有机化合物化学气相沉淀(英文:Metal-organic Chemical Vapor Deposition,简称:MOCVD)技术形成。采用MOCVD设备形成第一子层时会打开Ga源和N源,而采用MOCVD设备形成第二气体时会打开Be源、Ga源和N源,即Be源在形成第一子层时Be源是关闭的,在形成第二子层时是打开的,Ga源和N源在形成第一子层和第二子层时都是打开的。通过控制Be源、Ga源和N源的开闭,调整通入MOCVD设备的气体,实现不同半导体材料(GaN和BeGaN)的生长。
可选地,第二子层中Be的掺杂浓度可以沿从沟道层到势垒层的层叠方向先逐渐增大再逐渐减小。在实际应用中,可以通过改变通入Be源的流量调整第二子层中Be的掺杂浓度,具体为在第二子层的生长过程中,先逐渐增大通入Be源的流量,再逐渐减小通入Be源的流量,如将Be源的流量先从0逐渐增大至最大值,再从最大值逐渐减小至0。
进一步地,第二子层的生长温度可以沿从沟道层到势垒层的层叠方向先逐渐增大再逐渐减小。与第二子层中Be的掺杂浓度的变化情况相匹配,Be的掺杂浓度越高,生长温度越高,生长质量越好,因此整体的晶体质量较好;同时靠近第一子层的部分生长温度较低,可以尽可能避免对第一子层的生长造成不良影响。
示例性地,第二子层的生长温度可以沿从沟道层到势垒层的层叠方向先从1200℃~1400℃(如1300℃)逐渐增大至1500℃~1700℃(如1600℃),再从1500℃~1700℃(如1600℃)逐渐减小至1200℃~1400℃(如1300℃)。
可选地,第二子层的生长温度可以与第一子层的生长温度相同。采用相同的生长温度,实现上更为简单方便。
示例性地,沟道层的生长温度可以为1000℃~1200℃,沟道层的生长压力可以为100mbar~300mbar。
可选地,势垒层也可以采用MOCVD技术形成。
示例性地,采用MOCVD技术形成势垒层,可以包括:
控制温度为950℃~1200℃(优选为1100℃),压力为100torr~200torr(优选为150torr),生长势垒层。
可选地,在步骤202之前,该制备方法还可以包括:
在衬底上形成成核层。
相应地,沟道层形成在成核层上。
具体地,在衬底上形成成核层,可以包括:
控制温度为600℃~950℃(优选为800℃),压力为100torr~300torr(优选为200torr),在衬底上形成成核层;
控制温度为1000℃~1200℃(优选为1100℃),压力为100torr~300torr(优选为200torr),对成核层进行5分钟~10分钟(优选为8分钟)的原位退火处理。
优选地,在衬底上形成成核层之后,该制备方法还可以包括:
在成核层上形成缓冲层。
相应地,沟道层形成在缓冲层上。
具体地,在成核层上形成缓冲层,可以包括:
控制温度为1000℃~1200℃(优选为1100℃),压力为400torr~600torr(优选为500torr),在成核层上形成缓冲层。
步骤203:在势垒层上形成源极和漏极,源极和漏极均与势垒层形成欧姆接触。
具体地,该步骤203可以包括:
在势垒层上除源极区域和漏极区域之外的区域上覆盖光刻胶;
在光刻胶、源极区域和漏极区域上蒸发金属材料;
去除光刻胶和光刻胶上的金属材料;
对金属材料快速热退火,金属材料与势垒层形成欧姆接触。
步骤204:在势垒层上形成栅极,栅极与势垒层形成肖特基接触。
具体地,该步骤204可以包括:
在势垒层上除栅极区域之外的区域上覆盖光刻胶;
在光刻胶和栅极区域上蒸发金属材料,金属材料与势垒层形成肖特基接触;
去除光刻胶和光刻胶上的金属材料。
进一步地,该步骤204还可以包括:
在光刻胶和栅极区域上蒸发金属材料之前,在光刻胶和栅极区域上铺设绝缘材料。
相应地,金属材料蒸发在绝缘材料上。
通过在金属材料和势垒层之间增加绝缘材料,有利于金属材料与势垒层形成肖特基接触。
可选地,该制备方法还可以包括:
在势垒层、源极、漏极和栅极上铺设绝缘材料;
采用光刻技术和刻蚀技术去除源极、漏极和栅极上的绝缘材料,势垒层上的绝缘材料形成钝化层。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高电子迁移率晶体管,其特征在于,所述高电子迁移率晶体管包括衬底(10)、沟道层(21)、势垒层(22)、源极(31)、漏极(32)和栅极(33),所述沟道层(21)和所述势垒层(22)依次层叠在所述衬底(10)上,所述源极(31)、所述漏极(32)和所述栅极(33)分别设置在所述势垒层(22)上,所述源极(31)和所述漏极(32)均与所述势垒层(22)形成欧姆接触,所述栅极(33)与所述势垒层(22)形成肖特基接触;所述沟道层(21)包括第一子层(21a)和插入在所述第一子层(21a)中的第二子层(21b),所述第一子层(21a)为未掺杂的GaN层,所述第二子层(21b)为BeGaN层。
2.根据权利要求1所述的高电子迁移率晶体管,其特征在于,所述第二子层(21b)的厚度为20nm~50nm。
3.根据权利要求2所述的高电子迁移率晶体管,其特征在于,所述第二子层(21b)的数量为1个~20个;当所述第二子层(21b)的数量为2个以上时,多个所述第二子层(21b)间隔插入在所述第一子层(21a)中。
4.根据权利要求3所述的高电子迁移率晶体管,其特征在于,所述沟道层(21)中所述第二子层(21b)的总厚度为所述第一子层(21a)的厚度的1%~50%。
5.根据权利要求1~4任一项所述的高电子迁移率晶体管,其特征在于,所述第二子层(21b)中Be的掺杂浓度为1017cm-3~1019cm-3。
6.根据权利要求5所述的高电子迁移率晶体管,其特征在于,所述第二子层(21b)中Be的掺杂浓度沿从所述沟道层(21)到所述势垒层(22)的层叠方向先逐渐增大再逐渐减小。
7.一种高电子迁移率晶体管的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:
提供一衬底;
在所述衬底上依次形成沟道层和势垒层;其中,所述沟道层包括第一子层和插入在所述第一子层中的第二子层,所述第一子层为未掺杂的GaN层,所述第二子层为BeGaN层;
在所述势垒层上形成源极和漏极,所述源极和所述漏极均与所述势垒层形成欧姆接触;
在所述势垒层上形成栅极,所述栅极与所述势垒层形成肖特基接触。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述第二子层中Be的掺杂浓度沿从所述沟道层到所述势垒层的层叠方向先逐渐增大再逐渐减小。
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述第二子层的生长温度沿从所述沟道层到所述势垒层的层叠方向先逐渐增大再逐渐减小。
10.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述第二子层的生长温度与所述第一子层的生长温度相同。
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