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一種增強型AlGaN/GaN異質結場效應晶體管的制造方法與工藝

文檔序號:11433315閱讀:796來源:國知局
一種增強型AlGaN/GaN異質結場效應晶體管的制造方法與工藝
本發(fā)明涉及半導體器件技術領域,特別是涉及一種AlGaN/GaN異質結場效應晶體管。

背景技術:
由于Si與GaAs為代表的前兩代半導體材料的局限性,第三代寬禁帶半導體材料因為其優(yōu)異的性能得到了飛速發(fā)展。GaN材料作為第三代半導體材料的核心之一,相比Si,GaAs和碳化硅(SiC)特殊之處在于其所具有極化效應。利用這種特殊性能人們研制了AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管,AlGaN/GaNHEMTs是以AlGaN/GaN異質結材料為基礎而制造的GaN基微電子器件。AlGaN/GaN異質結通過自發(fā)極化和壓電極化效應在異質結界面處形成高密度二維電子氣(twodimensionalelectrongas,2DEG),這種二維電子氣具有很高的遷移率,從而使AlGaN/GaNHEMTs具有很低的導通電阻。與傳統(tǒng)的場效應晶體管(FET)器件相比,AlGaN/GaNHEMTs具有高跨導、高飽和電流以及高截止頻率等優(yōu)良特性。而且,實驗證明,GaN基HEMTs在1000K的高溫下仍然保持著良好的直流特性,從而為高溫環(huán)境應用的系統(tǒng)提供了可靠高效的電子器件。HEMT器件按照零柵壓時器件的工作狀態(tài),可分為耗盡型(常開)和增強型(常關)兩大類:柵壓為零時已存在導電溝道的器件,稱為耗盡型器件;相反,只有當施加一定的正向柵壓才能形成導電溝道的器件,稱為增強型器件。傳統(tǒng)的耗盡型AlGaN/GaNHEMTs因為要使用負的開啟電壓,這在射頻微波應用中,使電路結構顯得復雜化。因此有必要開展增強型AlGaN/GaNHEMTs器件的研究,即讓器件的閾值電壓變?yōu)檎?,實際應用中只需要加一個正的偏壓即可以使其工作或夾斷。這樣可以消除負偏壓的電路設計,使得電路簡單化,減少了電路設計的復雜性和制備的成本,對于大規(guī)模微波射頻電路應用來說,其意義十分重大。目前,常見的槽柵增強型AlGaN/GaNHEMTs器件結構如圖1所示,主要包括:半絕緣襯底7;位于半絕緣襯底上外延生長的緩沖層6;位于緩沖層6表面外延生長的GaN層5;位于GaN緩沖上異質外延生長的AlGaN層4,其中柵位置處有刻蝕形成的凹槽;位于AlGaN層上的源極1、柵極2、漏極3。槽柵增強型器件在制造的過程中由于AlGaN層的厚度以及槽柵刻蝕深度的準確控制比較難,因此工藝重復性差,閾值電壓的可控性較差;另外,刻蝕損傷大,導致柵漏電流大等問題。

技術實現(xiàn)要素:
為了滿足現(xiàn)階段對增強型AlGaN/GaNHEMTs器件的需求,本發(fā)明提供了一種新型的增強型AlGaN/GaNHEMTs結構。解決方案如下:一種增強型AlGaN/GaN異質結場效應晶體管,包括半絕緣襯底、緩沖層、GaN層、AlGaN層、源極、柵極以及漏極;源極和漏極均通過歐姆接觸與GaN層、AlGaN層相連;其特殊之處在于:所述GaN層在靠近電極一側有一部分區(qū)域為P型摻雜GaN,對應于自源極至部分柵極所覆蓋的區(qū)域。具體來說,P型摻雜GaN寬度的要求就是要使柵極能夠覆蓋到P型摻雜GaN與2DEG的界面即可。當然,厚度應當滿足在無柵壓情況下,器件不會開啟(即漏電流低于設計者要求的值),這與具體的器件設計要求相關。GaN層中的P型摻雜GaN可以通過Mg或者其他可摻雜元素外延生長形成,視摻雜效果和需求而定?;谏鲜鼋鉀Q方案,本發(fā)明還進一步作如下優(yōu)化限定和改進:上述柵...
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