CN209071336U - 一种带半绝缘缓冲层的GaAs基高电子迁移率晶体管材料结构 - Google Patents
一种带半绝缘缓冲层的GaAs基高电子迁移率晶体管材料结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN209071336U CN209071336U CN201820500080.0U CN201820500080U CN209071336U CN 209071336 U CN209071336 U CN 209071336U CN 201820500080 U CN201820500080 U CN 201820500080U CN 209071336 U CN209071336 U CN 209071336U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- gaas
- algaas
- barrier layer
- buffer layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
一种带半绝缘缓冲层的GaAs基高电子迁移率晶体管材料结构，该材料结构由在半绝缘GaAs衬底上依次生长的低温LT‑GaAs缓冲层、低温LT‑GaAs/AlGaAs超晶格缓冲层、下AlGaAs势垒层、下平面掺杂层、下AlGaAs空间隔离层、InGaAs沟道层、上AlGaAs空间隔离层、上平面掺杂层、上AlGaAs势垒层、第二AlAs阻断层、GaAs次帽层、第一AlAs阻断层、重掺杂GaAs帽层组成。该材料结构采用低温生长的方法在外延生长过程中将缓冲层变成半绝缘材料，可以提高器件的电学隔离性能以及静电损伤的防护能力，也对器件制造和电路设计提供更大的灵活性和便利。
Description
技术领域
本实用新型属于化合物半导体材料技术领域，涉及一种由分子束外延技术生长在GaAs半绝缘衬底上的带有半绝缘缓冲层的高电子迁移率晶体管材料结构。
背景技术
GaAs基高电子迁移率晶体管具有优异的高频、高速、低噪声等特性，在微波集成电路应用方面具有重要的地位，被广泛地应用于移动通信、卫星通信、光纤通信、毫米波军用雷达等领域。随着集成电路技术的不断升级换代，芯片的集成度越来越高，器件密度越来越大，器件之间的距离也越来越小。因此，器件之间的电学隔离就变得十分重要。分子束外延生长中所用的GaAs衬底是半绝缘的，其电阻率一般在107-108Ωcm量级，可以提供很好的电学隔离。在分子束外延技术中，为了避免器件有源区性能受到衬底表面污染物的影响，一般上，会先在衬底上外延生长一层0.5-1微米厚的缓冲层材料，然后再生长器件有源区结构，以便将有源区与衬底表面隔离开来。虽然GaAs半绝缘衬底的电阻率很高，但是正常工艺条件下外延生长的缓冲层材料是弱p型的，其本征载流子浓度一般为1014/cm3。因此，缓冲层材料电阻率并不高，一般在102-103Ωcm量级。而且，这层缓冲层材料在芯片制造过程中一般是保留或部分保留的。因此，这个低阻值的缓冲层在集成电路制造中就成了一个弱点。虽然，可以通过离子注入的方法提高其绝缘性能，但是在有些器件制造工艺中，这个缓冲层依然会表现出高漏电，低静电击穿的特性。因此，如果能在外延生长过程中将这层缓冲层变成半绝缘材料，将会大幅度提高器件的电学隔离性能以及静电损伤的防护能力，也将对器件制造和电路设计提供更大的灵活性和便利。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种带半绝缘缓冲层的GaAs基高电子迁移率晶体管pHEMT材料结构。材料结构由分子束外延方法生长的砷化镓GaAs、铝镓砷AlGaAs、铟镓砷InGaAs、砷化铝AlAs各层组成。这种pHEMT结构可以提高器件的电学隔离性能以及静电损伤。
为达到上述目的，本实用新型采取以下的技术方案：一种带半绝缘缓冲层的GaAs基高电子迁移率晶体管材料结构，该结构包括半绝缘GaAs衬底、低温LT-GaAs缓冲层、低温LT-GaAs/AlGaAs超晶格缓冲层、下AlGaAs势垒层、下平面掺杂层、下AlGaAs空间隔离层、InGaAs沟道层、上AlGaAs空间隔离层、上平面掺杂层、上AlGaAs势垒层、第二AlAs阻断层、GaAs次帽层、第一AlAs阻断层和重掺杂GaAs帽层。
在半绝缘GaAs衬底上依次生长低温LT-GaAs缓冲层、低温LT-GaAs/AlGaAs超晶格缓冲层、下AlGaAs势垒层、下平面掺杂层、下AlGaAs空间隔离层、InGaAs沟道层、上AlGaAs空间隔离层、上平面掺杂层、上AlGaAs势垒层、第二AlAs阻断层、GaAs次帽层、第一AlAs阻断层、重掺杂GaAs帽层。
本实用新型采用低温生长的方法在外延生长过程中将缓冲层变成半绝缘材料，大幅度提高器件的电学隔离性能以及静电损伤的防护能力，也对器件制造和电路设计提供更大的灵活性和便利。
附图说明
图1一种带半绝缘缓冲层的GaAs基高电子迁移率晶体管材料结构。
图中：1、GaAs半绝缘衬底，2、低温LT-GaAs缓冲层，3、低温LT-GaAs/AlGaAs超晶格缓冲层，4、下AlGaAs势垒层，5、下平面掺杂层，6、下AlGaAs空间隔离层，7、InGaAs沟道层，8、上AlGaAs空间隔离层，9、上平面掺杂层，10、上AlGaAs势垒层，11、第二AlAs阻断层，12、GaAs次帽层，13、第一AlAs阻断层，14、重掺杂GaAs帽层。
具体实施方式
一种带半绝缘缓冲层的GaAs基高电子迁移率晶体管材料结构，在半绝缘GaAs衬底1上依次生长低温LT-GaAs缓冲层2、低温LT-GaAs/AlGaAs超晶格缓冲层3、下AlGaAs势垒层4、下平面掺杂层5、下AlGaAs空间隔离层6、InGaAs沟道层7、上AlGaAs空间隔离层8、上平面掺杂层9、上AlGaAs势垒层10、第二AlAs阻断层11、GaAs次帽层12、第一AlAs阻断层13、重掺杂GaAs帽层14。
所述的低温LT-GaAs缓冲层2是利用低温外延方法生长在半绝缘GaAs衬底上，其厚度可以为20至500nm。目的是将衬底表面与电子沟道隔离开来，并利用低温生长引入的n型深能级缺陷来补偿缓冲层材料中的弱p型载流子，以达到半绝缘效果。
所述的低温LT-GaAs/AlGaAs超晶格缓冲层3生长在低温LT-GaAs缓冲层2上。其目的是进一步将衬底表面与电子沟道隔离开来，同时其高势垒阻止电子从沟道向衬底方向扩散。并且，由于低温生长引入的n型深能级缺陷同样补偿了该缓冲层材料中的弱p型载流子，该层电阻率可以达到107-108Ωcm量级，成为半绝缘缓冲层。
低温LT-GaAs缓冲层2和低温LT-GaAs/AlGaAs超晶格缓冲层3可以组合，也可以单独构成缓冲层，总厚度应是300nm以上。
所述的下AlGaAs势垒层4生长在低温LT-GaAs/AlGaAs超晶格缓冲层3上，其作用是阻止电子向衬底方向扩散，同时衬底温度在该层上升到正常生长温度。
所述的下平面掺杂层5是生长在下AlGaAs势垒层4上，其为硅掺杂，是为电子沟道提供二维电子气。
所述的下AlGaAs空间隔离层6是生长在下平面掺杂层5上，其作用是将下掺杂面的施主杂质与沟道二维电子气隔离开，减少电离杂质散射，提高电子迁移率。
所述的InGaAs沟道层7是生长在下AlGaAs空间隔离层6上，其作用是为二维电子气提供运行沟道。
所述的上AlGaAs空间隔离层8生长在InGaAs沟道层7上，其作用是将上掺杂面的施主杂质与沟道二维电子气隔离开，减少电离杂质散射，提高电子迁移率。
所述的上平面掺杂层9生长在上AlGaAs空间隔离层8上，其为硅掺杂，是为电子沟道提供二维电子气。上下平面掺杂的掺杂面密度比例是2:1至5:1。
所述的上AlGaAs势垒层10是生长在上平面掺杂层9上，其掺杂浓度可以是0至5.0E17cm-3。其作用是与栅金属形成肖特基势垒接触，通过栅压调制沟道层二维电子气。
所述的第二AlAs阻断层11生长在上AlGaAs势垒层10上，其作用是在栅槽腐蚀时作为腐蚀阻断层。该层可以是摻杂的或者非摻杂的。
所述的GaAs次帽层12生长在第二AlAs阻断层11上，其作用是覆盖宽槽区的上AlGaAs势垒层10上，避免其氧化，并且通过调整其掺杂浓度和厚度的组合来调控宽槽区电子耗尽情况以提高击穿电压。
所述的第一AlAs阻断层13生长在GaAs次帽层12上，其作用是在双凹槽工艺中的宽槽腐蚀时作为腐蚀阻断层。该层可以是摻杂的或者非摻杂的。
所述重掺杂砷化镓帽层14生长在第一AlAs阻断层13上，其作用是为器件源漏电极提供良好的欧姆接触。其硅掺杂浓度可以是1.0E18cm-3至7.0E18cm-3。
结合附图1对本实用新型做进一步说明。如附图1所示，在半绝缘GaAs衬底1上依次生长100nm低温LT-GaAs2、15个周期的低温LT-GaAs/Al0.24Ga0.76As超晶格2nm/20nm3、50nm下Al0.24Ga0.76As势垒层4、硅下平面掺杂层1.0E12cm-25、4nm下Al0.24Ga0.76As空间隔离层6、13nmIn0.2Ga0.8As沟道层7、3nm上Al0.24Ga0.76As空间隔离层8、硅上平面掺杂3.0E12cm-29、25nm硅掺杂2.0E17cm-3的上Al0.24Ga0.76As势垒层10、2nm第二AlAs阻断层11、20nm硅掺杂2.0E17cm- 3GaAs次帽层12、2nm第一AlAs阻断层13、50nm硅重掺杂5.0E18cm-3GaAs帽层14。
Claims (1)
1.一种带半绝缘缓冲层的GaAs基高电子迁移率晶体管材料结构，其特征在于：该结构包括半绝缘GaAs衬底(1)、低温LT-GaAs缓冲层(2)、低温LT-GaAs/AlGaAs超晶格缓冲层(3)、下AlGaAs势垒层(4)、下平面掺杂层(5)、下AlGaAs空间隔离层(6)、InGaAs沟道层(7)、上AlGaAs空间隔离层(8)、上平面掺杂层(9)、上AlGaAs势垒层(10)、第二AlAs阻断层(11)、GaAs次帽层(12)、第一AlAs阻断层(13)和重掺杂GaAs帽层(14)；
在半绝缘GaAs衬底(1)上依次生长低温LT-GaAs缓冲层(2)、低温LT-GaAs/AlGaAs超晶格缓冲层(3)、下AlGaAs势垒层(4)、下平面掺杂层(5)、下AlGaAs空间隔离层(6)、InGaAs沟道层(7)、上AlGaAs空间隔离层(8)、上平面掺杂层(9)、上AlGaAs势垒层(10)、第二AlAs阻断层(11)、GaAs次帽层(12)、第一AlAs阻断层(13)、重掺杂GaAs帽层(14)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820500080.0U CN209071336U (zh) | 2018-04-10 | 2018-04-10 | 一种带半绝缘缓冲层的GaAs基高电子迁移率晶体管材料结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820500080.0U CN209071336U (zh) | 2018-04-10 | 2018-04-10 | 一种带半绝缘缓冲层的GaAs基高电子迁移率晶体管材料结构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN209071336U true CN209071336U (zh) | 2019-07-05 |
Family
ID=67088180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201820500080.0U Active CN209071336U (zh) | 2018-04-10 | 2018-04-10 | 一种带半绝缘缓冲层的GaAs基高电子迁移率晶体管材料结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN209071336U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115207089A (zh) * | 2022-07-19 | 2022-10-18 | 江苏华兴激光科技有限公司 | 一种射频芯片外延片 |
| CN115274826A (zh) * | 2022-08-18 | 2022-11-01 | 上海新微半导体有限公司 | 赝配高电子迁移率晶体管、外延结构及制备方法 |
-
2018
- 2018-04-10 CN CN201820500080.0U patent/CN209071336U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115207089A (zh) * | 2022-07-19 | 2022-10-18 | 江苏华兴激光科技有限公司 | 一种射频芯片外延片 |
| CN115274826A (zh) * | 2022-08-18 | 2022-11-01 | 上海新微半导体有限公司 | 赝配高电子迁移率晶体管、外延结构及制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1714325B1 (en) | Nitride heterojunction transistors having charge-transfer induced energy barriers and methods of fabricating the same | |
| EP1821344B1 (en) | Method of forming heterojunction tranistors including energy barriers | |
| EP3545554B1 (en) | Semiconductor device and method for designing a semiconductor device | |
| US9136334B2 (en) | High mobility electron transistor | |
| JPH0435904B2 (zh) | ||
| CN103426922A (zh) | 半导体装置及其制造方法 | |
| CN103123934B (zh) | 具势垒层的氮化镓基高电子迁移率晶体管结构及制作方法 | |
| CN111213244A (zh) | 具有厚度沿晶体管宽度变化的半导体层的高电子迁移率晶体管 | |
| US11211481B2 (en) | III-V semiconductor device | |
| CN110100313B (zh) | 一种增强型开关器件及其制造方法 | |
| CN102931230B (zh) | 铝镓氮做高阻层的双异质结氮化镓基hemt及制作方法 | |
| US5596211A (en) | Field effect transistor having a graded bandgap InGaAsP channel formed of a two-dimensional electron gas | |
| CN209071336U (zh) | 一种带半绝缘缓冲层的GaAs基高电子迁移率晶体管材料结构 | |
| CA2529595A1 (en) | Heterostructure bipolar transistor | |
| JP2914049B2 (ja) | ヘテロ接合を有する化合物半導体基板およびそれを用いた電界効果トランジスタ | |
| WO2012029292A1 (ja) | 半導体基板、絶縁ゲート型電界効果トランジスタおよび半導体基板の製造方法 | |
| JPH05211178A (ja) | 調節されたエネルギ帯を有する薄膜形電界効果トランジスタ | |
| RU80069U1 (ru) | Гетероэпитаксиальная структура для полевых транзисторов | |
| RU2563544C1 (ru) | Полупроводниковая гетероструктура | |
| JP3421306B2 (ja) | 化合物半導体装置 | |
| CN204289458U (zh) | 一种抑制背栅效应的砷化镓基赝配高电子迁移率晶体管材料结构 | |
| JP5875296B2 (ja) | 半導体基板および絶縁ゲート型電界効果トランジスタ | |
| CN104505402A (zh) | 氮化铟沟道层氮化镓基高电子迁移率晶体管结构 | |
| CN204441292U (zh) | 氮化铟沟道层氮化镓基高电子迁移率晶体管结构 | |
| US5408111A (en) | Field-effect transistor having a double pulse-doped structure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: No.28 factory building, supporting industrial park, export processing zone, NO.666, Jianlin Road, high tech Zone, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Xinlei semiconductor technology (Suzhou) Co.,Ltd. Address before: No.28 factory building, supporting industrial park, export processing zone, NO.666, Jianlin Road, high tech Zone, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee before: EPI SOLUTION TECHNOLOGY CO.,LTD. |