The invention discloses a method for preparing HEMT by in-situ growth of graphical barrier layer. When the MO source is turned off at high temperature, the barrier layer begins to decompose at the end of screw dislocation. The graphical barrier with randomly distributed openings can be obtained by repeated epitaxy growth and high temperature decomposition processes. It avoids the complexity and repeatability of the patterned barrier and simplifies the fabrication process. The obtained HEMT gate has strong control ability for two-dimensional electron gas, while partially maintaining the conductivity under the gate, reducing the contact resistance of the source and drain electrodes, and improving the high frequency characteristics of the device.
【技术实现步骤摘要】
利用原位生长图形化势垒层制备的HEMT及其方法
本专利技术涉及半导体材料生长和器件结构层的外延生长,特别是涉及一种利用原位生长图形化势垒层制备的HEMT及其方法。
技术介绍
目前,提高HEMT微波器件频率性能的主要途径是通过缩短栅长和采用更薄势垒。现在的技术可以实现了栅长30-50nm的器件,而一般情况下势垒层的厚度在20nm左右,在这个尺度下短沟道效应会越来越明显,从而限制器件的输出功率。为了增强器件的栅控能力、抑制短沟道效应,一是通过采用凹槽栅工艺,即采用干法刻蚀将栅极区域的势垒层减薄,缩短栅极到二维电子气沟道的距离,从而使栅极对二维电子气沟道的控制能力增强。另一个方法是基于沟道阵列的结构设计,即将栅极下方部分区域的势垒层完全去除,并通过将栅金属覆盖在沟道的顶部和两边的侧壁形成环栅结构,实现栅极对导电沟道的三维控制,从而增强了对沟道的调制能力。但由于栅极下方部分导电区域被去除,去除的这部分区域不能参与导电,降低了器件的导电能力,从而影响器件的输出功率。此外,现有的方法制作工艺复杂而且工艺成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之不足,提供一种利用原位生长图形化势垒层制备的HEMT及其方法。为了实现以上目的,本专利技术的技术方案为:利用原位生长图形化势垒层制备HEMT的方法包括以下步骤:1)于一衬底上形成缓冲层;2)于缓冲层上形成沟道层;3)于沟道层上形成势垒层,所述沟道层和势垒层是三五族化合物异质结材料系统;所述势垒层包括固定组分势垒子层和图形化势垒子层,首先控制三族生长源和五族生长源气体通入流量恒定,生长所述固定组分势垒子层;然后控制五 ...
【技术保护点】
1.利用原位生长图形化势垒层制备HEMT的方法,其特征在于包括以下步骤:1)于一衬底上形成缓冲层;2)于缓冲层上形成沟道层;3)于沟道层上形成势垒层,所述沟道层和势垒层是三五族化合物异质结材料系统;所述势垒层包括固定组分势垒子层和图形化势垒子层,首先控制三族生长源和五族生长源气体通入流量恒定,生长所述固定组分势垒子层;然后控制五族生长源气体保持通入状态,周期性的通入和关断三族生长源气体生长所述图形化势垒子层;4)于势垒层上形成源极和漏极;5)于源极和漏极之间的势垒层上形成电介质层;6)于电介质层上形成栅极。
【技术特征摘要】
1.利用原位生长图形化势垒层制备HEMT的方法,其特征在于包括以下步骤:1)于一衬底上形成缓冲层;2)于缓冲层上形成沟道层;3)于沟道层上形成势垒层,所述沟道层和势垒层是三五族化合物异质结材料系统;所述势垒层包括固定组分势垒子层和图形化势垒子层,首先控制三族生长源和五族生长源气体通入流量恒定,生长所述固定组分势垒子层;然后控制五族生长源气体保持通入状态,周期性的通入和关断三族生长源气体生长所述图形化势垒子层;4)于势垒层上形成源极和漏极;5)于源极和漏极之间的势垒层上形成电介质层;6)于电介质层上形成栅极。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述固定组分势垒子层的厚度为2-10nm。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述图形化势垒子层具有随机分布的若干开孔,所述开孔的宽度为5-30nm,深度为5-20nm。4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述势垒层/沟道层是AlGaN/GaN异质结材料系统。5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:所述固定组分势垒子层的生长条件为:TMAl流量为150-250sccm,TMGa流量为60-120sccm,NH3的流量为8000-10000sccm,外延生长的表面温度为1000-1100℃,反应室气压为50-100mbar,生长时间为20-40s。6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述图形化势垒子层的周期生长条件为:以固定组分势垒子层的生长条件生长20-40s,然后关断TMAl和TMGa,于只通入NH3的条件下原位分解20-40s;重复3~8个周期。7.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员:房育涛,陈兴,叶昌隆,张恺玄,蔡文必,
申请(专利权)人:厦门市三安集成电路有限公司,
类型:发明
国别省市:福建,35
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