一種復(fù)合溝道m(xù)hemt微波振蕩器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于微波通信器件領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合溝道MHEMT(變組分高電子迀移率晶體管)微波振蕩器及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微波振蕩器是微波接收系統(tǒng)中非常重要的元件。目前，常用的產(chǎn)生微波振蕩有兩大類，即電真空器件與固體器件。電真空器件主要包括微波電真空三極管、反射速調(diào)管、磁控管和返波管等；固體器件有晶體三極管、體效應(yīng)二極管(也稱耿氏二極管)和雪崩二極管等。由于電真空器件對制造環(huán)境與工藝要求比較苛刻，使得它的制造成本高，無法普及與推廣，因此在微波移動(dòng)通信設(shè)備中應(yīng)用較少。固體器件中傳統(tǒng)的硅基晶體三極管雖然制造技術(shù)較成熟，但是它固有的交流特性較差，能產(chǎn)生的特征頻率與振蕩頻率較小，對高速微波通信系統(tǒng)存在制約。體效應(yīng)二極管與雪崩二極管，雖然能產(chǎn)生較高的振蕩頻率，具有制造工藝相對簡單的特點(diǎn)，但是存在輸出功率較低，需要外置放大電路等一系列工藝，增加了工藝難度，且該系統(tǒng)存在可重復(fù)性較差等缺點(diǎn)。
[0003]基于GaAs襯底HEMT(砷化鎵襯底高電子迀移率晶體管)技術(shù)的微波振蕩器件，利用器件工作的非線性產(chǎn)生高次諧波，晶體管的直流工作點(diǎn)，通常置于伏安特性的截止區(qū)，輸出回路則調(diào)諧在輸入頻率的η次諧波上，相比傳統(tǒng)的硅基晶體三極管具有較高的振蕩頻率，同時(shí)與體效應(yīng)二極管和雪崩二極管相比除了具有較高的輸出頻率外還具有一定的輸出功率增益，因此在微波振蕩器中的應(yīng)用開發(fā)上具有明顯的優(yōu)勢。然而，傳統(tǒng)的GaAs襯底HEMT的溝道二維電子氣濃度和電子迀移率，受材料結(jié)構(gòu)的影響無法做到使得導(dǎo)電溝道電子迀移率與二維電子氣濃度均很大，使得器件工作的動(dòng)態(tài)范圍小，限制了 GaAs襯底HEMT器件在微波振蕩電路和微波通信中的發(fā)展。盡管InP襯底的高電子迀移率晶體管溝道在溝道中二維電子氣濃度與電子迀移率均較高，但是InP襯底的制造成本較高，材質(zhì)較脆，不利于的推廣。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種復(fù)合溝道MHEMT微波振蕩器，其具有二維電子氣濃度高、溝道電子迀移率大、器件特征頻率和振蕩頻率高、以及制造工藝簡單易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。
[0005]為解決上述問題，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種復(fù)合溝道MHEMT微波振蕩器，該微波振蕩器的有源固體器件由砷化鎵襯底的變組分高電子迀移率晶體管構(gòu)成；所述砷化鎵襯底的變組分高電子迀移率晶體管自下而上依次由襯底層、漸變緩沖層、緩存層、第一溝道層、第二溝道層、隔離層、勢皇層、刻蝕停止層、第一帽層和第二帽層構(gòu)成；漏極和源極分設(shè)在第二帽層的上方；第一帽層、第二帽層和刻蝕停止層內(nèi)開設(shè)有柵槽，T形的柵極嵌入該柵槽內(nèi)，柵極的柵腳與勢皇層接觸。
[0007]上述方案中，勢皇層與隔離層間采用Si δ摻雜。
[0008]上述方案中，第一溝道層為變In組分的Ina6Gaa4As導(dǎo)電溝道，第二溝通層為變In組分的Intl 7Gatl 3As導(dǎo)電溝道，第一溝道層和第二溝通層形成復(fù)合導(dǎo)電溝道結(jié)構(gòu)。
[0009]上述方案中，源金屬和漏金屬各由N1、AuGe、Ni和Au自下而上疊加而成；柵金屬由Pt、T1、Pt和Au自下而上疊加而成。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，GaAs襯底MHEMT (砷化鎵襯底變組分高電子迀移率晶體管)器件與GaAs襯底HEMT器件相比克服了受材料結(jié)構(gòu)的影響，利用變組分材料生長技術(shù)，充分釋放GaAs襯底對外延材料所產(chǎn)生的應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)良好的晶格匹配，使溝道部分達(dá)到高In組分，增強(qiáng)了溝道中二維電子氣濃度與電子迀移率，在器件襯底選取上采用GaAs襯底，降低了器件制造成本，在性能上獲得了與InP襯底上等效果的性能，因而利用GaAs襯底MHEMT器件制造微波振蕩器具有很強(qiáng)的實(shí)用性與利用價(jià)值。
【附圖說明】
[0011 ] 圖1是一種復(fù)合溝道GaAs襯底MHEMT微波振蕩器結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]采用上述方法所制備的一種復(fù)合溝道MHEMT微波振蕩器，如圖1所示，其由GaAs襯底MHEMT作為微波振蕩器的有源固體器件。所述GaAs襯底MHEMT引入了復(fù)合導(dǎo)電溝道和T型柵設(shè)計(jì)，包括GaAs半絕緣襯底層、InAlAs漸變In組分緩沖層、Ina52Ala48As緩沖層、Ina6Gaa4As導(dǎo)電溝道層與Ina7Gaa3As導(dǎo)電溝道層、未摻雜Ina52Ala48As隔離層、Ina52Ala48As勢皇層、InP刻蝕停止層、Ina53Gaa47As帽層、Ina65Gaa35As帽層、柵極、漏極和源極。GaAs半絕緣襯底層、InAlAs漸變In組分緩沖層、Ina52Ala48As緩沖層、Ina6Gaa4As導(dǎo)電溝道與Ina7Gaa3As導(dǎo)電溝道層、未摻雜Ina52Ala48As隔離層、Ina52Ala48As勢皇層、InP刻蝕停止層、Ina 53Gaa47As帽層和Ina65Gaa 35As帽層自下而上依次設(shè)置。漏極和源極設(shè)置在Ina65Gaa35As帽層的上方。其中源金屬和漏金屬各由N1、AuGe、Ni和Au自下而上疊加而成；柵金屬由Pt、T1、Pt和Au自下而上疊加而成。位于頂部的兩層帽層和刻蝕停止層內(nèi)開設(shè)柵槽，T型的柵極嵌入該柵槽內(nèi)，柵腳與Ina52Ala48As勢皇層接觸。
[0013]GaAs半絕緣襯底變組分高電子迀移率晶體管的外延材料結(jié)構(gòu)由分子束外延(MBE)設(shè)備外延生長。Ina52Ala48As勢皇層與Ina52Ala48As隔離層間采用Si δ摻雜，摻雜濃度為5.0E+12cm-3o采用變In組分的Ina6Gaa4As導(dǎo)電溝道層與Ina7Gaa3As導(dǎo)電溝道層形成變In組分復(fù)合導(dǎo)電溝道。復(fù)合溝道中電子迀移率范圍為9000?11000cm2/V *S，二維電子氣濃度范圍為2.0E+12?3.5E+12cnT2。位于頂部的Ina65Gaa35As帽層、Ina53Gaa47As帽層和InP刻蝕停止層的中部開柵槽，臺(tái)面隔離采用離子注入與濕法腐蝕相結(jié)合。柵極為三層電子束光刻膠兩次曝光，一次顯影的T型柵工藝制作而成的T型柵。柵極采用300°C，30秒退火的埋柵結(jié)構(gòu)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種復(fù)合溝道MHEMT微波振蕩器，該微波振蕩器的有源固體器件由砷化鎵襯底的變組分高電子迀移率晶體管構(gòu)成；其特征在于:所述砷化鎵襯底的變組分高電子迀移率晶體管自下而上依次由襯底層、漸變緩沖層、緩存層、第一溝道層、第二溝道層、隔離層、勢皇層、刻蝕停止層、第一帽層和第二帽層構(gòu)成；漏極和源極分設(shè)在第二帽層的上方；第一帽層、第二帽層和刻蝕停止層內(nèi)開設(shè)有柵槽，T形的柵極嵌入該柵槽內(nèi)，柵極的柵腳與勢皇層接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合溝道MHEMT微波振蕩器，其特征在于:勢皇層與隔尚層間米用Si δ慘雜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合溝道MHEMT微波振蕩器，其特征在于:第一溝道層為變In組分的Ina6Gaa4As導(dǎo)電溝道，第二溝通層為變In組分的Ina7Gaa3As導(dǎo)電溝道，第一溝道層和第二溝通層形成復(fù)合導(dǎo)電溝道結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合溝道MHEMT微波振蕩器，其特征是，源金屬和漏金屬各由N1、AuGe、Ni和Au自下而上疊加而成；柵金屬由Pt、T1、Pt和Au自下而上疊加而成。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種復(fù)合溝道MHEMT微波振蕩器，該微波振蕩器的有源固體器件由砷化鎵襯底的變組分高電子遷移率晶體管構(gòu)成；所述砷化鎵襯底的變組分高電子遷移率晶體管自下而上依次由襯底層、漸變緩沖層、緩存層、第一溝道層、第二溝道層、隔離層、勢壘層、刻蝕停止層、第一帽層和第二帽層構(gòu)成；漏極和源極分設(shè)在第二帽層的上方；第一帽層、第二帽層和刻蝕停止層內(nèi)開設(shè)有柵槽，T形的柵極嵌入該柵槽內(nèi)，柵極的柵腳與勢壘層接觸。本實(shí)用新型工藝簡單，器件可靠性強(qiáng)，便于重復(fù)。
【IPC分類】H01L27-04
【公開號】CN204348720
【申請?zhí)枴緾N201520079927
【發(fā)明人】李海鷗, 吉憲, 李琦, 李躍, 黃偉, 馬磊, 首照宇, 吳笑峰, 李思敏
【申請人】桂林電子科技大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月4日