專利名稱：一種氮化鎵高電子遷移率晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氮化鎵高電子遷移率晶體管。
背景技術(shù)：
隨著無線通信的迅速發(fā)展，對微波放大器的性能要求越來越高，即要求高頻、低噪 聲、高功率、高效率和高線性度。在傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)中，低頻下，硅器件占據(jù)著主要市場，在 微波毫米波頻段砷化鎵器件占據(jù)主導(dǎo)和支配地位。近年來隨著工藝技術(shù)的發(fā)展，硅器件也 已經(jīng)可以工作到毫米波頻段，但是硅器件的低功率密度無法滿足高功率器件的要求。能夠 工作了微波毫米波頻段的砷化鎵器件，在高功率性能上也已經(jīng)接近它的極限值。為了獲得 更高的功率密度，一種寬帶隙、高擊穿電壓和良好的熱性能半導(dǎo)體材料氮化鎵受到人們的 極大關(guān)注和研究。與硅和砷化鎵材料相比，氮化鎵材料有著更優(yōu)良的電學(xué)性能，使得AlxGai_xN/ GaNHEMT(高電子遷移率晶體管)成為具有高頻、高功率密度、高溫、高線性和低噪聲器件， 也使得它成為未來高級通信網(wǎng)絡(luò)中的放大器、調(diào)制器和其它關(guān)鍵器件的主要替代者。在手 機(jī)基站、汽車、航空和相控陣?yán)走_(dá)等軍民用領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。實(shí)際工作中，為了得到 高質(zhì)量的音視頻，要求器件具有高線性度。盡管AlxGai_xN/GaN HEMT在功率和線性度上相對 于硅和砷化鎵器件具有明顯的優(yōu)勢，但是通過器件外延層結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和參數(shù)的優(yōu)化，可以 進(jìn)一步提高其線性度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是提供一種外延層結(jié)構(gòu)以及參數(shù)優(yōu)化的氮化鎵高電子遷移
率晶體管。本實(shí)用新型包括基底，基底上依次外延生長有緩沖層、插入層、隔離層、勢壘層和 帽層，晶體管的柵極、源極和漏極位于帽層上。所述的基底的材料為藍(lán)寶石、硅或碳化硅；所述的緩沖層為厚度是2. 5um的GaN ；所述的插入層為厚度是4nm的Alatl4Giia96N ；所述的隔離層為厚度是3nm的Ala31Giia69N ；所述的勢壘層為摻雜硅元素的Ala 31Ga0.69N,摻雜濃度為3. 5 X IO1W3,厚度為 20nm 所述的帽層為厚度是2nm的帽層Ala31Giia69N ；所述的柵極金屬為鎳或金、源極金屬為鈦或鋁或鎳或金、漏極金屬為鈦或鋁或鎳 或金。本實(shí)用新型方法中各層的外延生長采用常規(guī)技術(shù)手段，本實(shí)用新型的發(fā)明點(diǎn)在于 器件的外延層結(jié)構(gòu)以及各外延層的相關(guān)參數(shù)。本實(shí)用新型通過改變器件的外延層結(jié)構(gòu)，同時優(yōu)化外延層結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)，使得器件在工作時柵極電壓在一定范圍工作范圍內(nèi)器件的跨導(dǎo)變化很小，也即器件具有較高的 線性度。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
一種氮化鎵高電子遷移率晶體管包括藍(lán)寶石基底1，藍(lán)寶石基底1上依次外延 生長有厚度為2. 5um的GaN緩沖層2、厚度為4nm的Alaci4Giia96N插入層3、厚度為3nm的 Al0.3iGa0.69N 隔離層 4、厚度為 20nm 的 Al0.31Ga0.69N 勢壘層 5 和厚度為 2nm 的 Al0.31Ga0.69N 帽 層6，其中勢壘層5摻雜硅元素，摻雜濃度為3. 5 X IO18Cm-30晶體管的柵極8、源極7和漏極 9位于帽層6上，柵極金屬為鎳或金、源極金屬為鈦或鋁或鎳或金、漏極金屬為鈦或鋁或鎳 或金。實(shí)踐表明，該種結(jié)構(gòu)和參數(shù)的氮化鎵高電子遷移率晶體管工作時柵極電壓在一定 范圍工作范圍內(nèi)器件的跨導(dǎo)變化很小，器件具有較高的線性度。
權(quán)利要求1. 一種氮化鎵高電子遷移率晶體管，包括基底，其特征在于基底上依次外延生長有 緩沖層、插入層、隔離層、勢壘層和帽層，晶體管的柵極、源極和漏極位于帽層上； 所述的基底為藍(lán)寶石、硅或碳化硅； 所述的緩沖層的厚度為2. 5um ； 所述的插入層的厚度為4nm; 所述的隔離層的厚度為3nm; 所述的勢壘層的厚度為20nm ； 所述的帽層的厚度為2nm;所述的柵極金屬為鎳或金、源極金屬為鈦或鋁或鎳或金、漏極金屬為鈦或鋁或鎳或金。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種氮化鎵高電子遷移率晶體管。本實(shí)用新型包括基底，基底上依次外延生長有緩沖層、插入層、隔離層、勢壘層和帽層，晶體管的柵極、源極和漏極位于帽層上，緩沖層為厚度是2.5μm的GaN，插入層為厚度是4nm的Al0.04Ga0.96N，隔離層為厚度是3nm的Al0.31Ga0.69N，勢壘層為摻雜硅元素的Al0.31Ga0.69N，摻雜濃度為3.5×1018cm-3，厚度為20nm，帽層為厚度是2nm的帽層Al0.31Ga0.69N。本實(shí)用新型通過改變器件的外延層結(jié)構(gòu)，同時優(yōu)化外延層結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)，使得器件在工作時柵極電壓在一定范圍工作范圍內(nèi)器件的跨導(dǎo)變化很小，器件具有較高的線性度。
文檔編號H01L29/778GK201927612SQ201020621548
公開日2011年8月10日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者李穩(wěn), 高宗利 申請人:深圳市科瑞半導(dǎo)體有限公司