设有阻挡/间隔层的III族氮化物基高电子迁移率晶体管制造技术

本发明专利技术揭示一种高频性能得以提高的Ⅲ族氮化物基础高电子迁移率晶体管（ＨＥＭＴ）（１０）。ＨＥＭＴ（１０）的一实施例包括一氮化镓缓冲层（２６），而在氮化镓缓冲层（２６）上具有一Ａｌ↓［ｙ］Ｇａ↓［１－ｙ］Ｎ（ｙ＝１或ｙ≈１）层（２８）。一Ａｌ↓［ｘ］Ｇａ↓［１－ｘ］Ｎ（０≤ｘ≤０．５）阻挡层（３０）则在Ａｌ↓［ｙ］Ｇａ↓［１－ｙ］Ｎ层（２８）上，与氮化镓缓冲层（２６）相对，Ａｌ↓［ｙ］Ｇａ↓［１－ｙ］Ｎ层（２８）的铝含量比Ａｌ↓［ｘ］Ｇａ↓［１－ｘ］Ｎ阻挡层（３０）高。一Ａｌ↓［ｙ］Ｇａ↓［１－ｙ］Ｎ层（２８）最佳是ｙ＝１或ｙ≈１和一Ａｌ↓［ｘ］Ｇａ↓［１－ｘ］Ｎ阻挡层（３０）最佳是（０≤ｘ≤０．５）。一２ＤＥＧ（３８）在氮化镓缓冲层（２６）和Ａｌ↓［ｙ］Ｇａ↓［１－ｙ］Ｎ层（２８）之间的界面形成。各自的源极、漏极和栅极接点（３２、３４、３６）在Ａｌ↓［ｘ］Ｇａ↓［１－ｘ］Ｎ层（３０）上形成。ＨＥＭＴ（１０）也可包括基片（２２），其靠近缓冲层（２６）并与Ａｌ↓［ｙ］Ｇａ↓［１－ｙ］Ｎ层（２８）相对和成核层（２４），其包括在氮化镓缓冲层（２６）和基片（２２）之间。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高频固态晶体管，更具体地说，涉及III族氮化物基高电子迁移率晶体管(HEMTs)。
技术介绍
HEMT是一种常见的固态晶体管，其通常由诸如硅(Si)或砷化镓(GaAs)的半导体材料构成。Si的一缺点是电子迁移率低(约1450cm2/V-S)，这会产生高源电阻(high source resistance)。此电阻可使Si基HEMT的高性能增益劣化[CRC Press，The Electrical Engineering Handbook，Second Edition，Dorf，p.994，(1997)]。GaAs基HEMTs已成为卫星通讯、蜂窝式手机以及民用及军用雷达之讯号放大标准，GaAs电子迁移率较Si基的高(约6000cm2/V-S)及源电阻较Si基的低，这使GaAs基器件能够在较高频工作。但GaAs之带隙很小(室温1.42eV)及崩溃电压很小，这使GaAs基HEMT无法在高频下提供高功率。AlGaN/GaN(氮化铝镓/氮化镓)半导体材料制造的改良着重在AlGaN/GaN HEMT的高频、高温和大功率应用的发展。AlGaN/GaN具有大带隙、高峰值和饱和电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高电子迁移率晶体管（ＨＥＭＴ）（２０），其包括：一ＧａＮ缓冲层（２６）；一Ａｌ↓［ｙ］Ｇａ↓［１－ｙ］Ｎ层（２８），其在所述ＧａＮ缓冲层（２６）上；一Ａｌ↓［ｘ］Ｇａ↓［１－ｘ］Ｎ阻挡层（３０），其在所述Ａｌ↓［ ｙ］Ｇａ↓［１－ｙ］Ｎ层（２８）上，并与所述的ＧａＮ缓冲层（２６）相对，所述Ａｌ↓［ｙ］Ｇａ↓［１－ｙ］Ｎ层（２８）的Ａｌ含量比所述Ａｌ↓［ｘ］Ｇａ↓［１－ｘ］Ｎ阻挡层（３０）的铝含量高；和一２ＤＥＧ（３８），其在所述ＧａＮ缓冲层（ ２６）和所述Ａｌ↓［ｙ］Ｇａ↓［１－ｙ］Ｎ层（２８）之间的界面上。

【技术特征摘要】
US 2001-5-11 60/290,195;US 2002-3-19 10/102,2721.一种高电子迁移率晶体管(HEMT)(20)，其包括一GaN缓冲层(26)；一AlyGa1-yN层(28)，其在所述GaN缓冲层(26)上；一AlxGa1-xN阻挡层(30)，其在所述AlyGa1-yN层(28)上，并与所述的GaN缓冲层(26)相对，所述AlyGa1-yN层(28)的Al含量比所述AlxGa1-xN阻挡层(30)的铝含量高；和一2DEG(38)，其在所述GaN缓冲层(26)和所述AlyGa1-yN层(28)之间的界面上。2.根据权利要求1的HEMT，其特征在于所述AlyGa1-yN层(28)包括AlyGa1-yN(y＝1或大约相等1)。3.根据权利要求1的HEMT，其特征在于所述AlxGa1-xN阻挡层(30)包括AlxGa1-xN(0≤x≤0.5)。4.根据权利要求1的HEMT，其特征在于HEMT还包括在所述AlxGa1-xN阻挡层(30)上的各自的源极、漏极和栅极接点(32、34和36)。5.根据权利要求1的HEMT，其特征在于HEMT进一步包括一基片(22)，其靠近所述缓冲层(26)并与所述的AlyGa1-yN层(28)相对，所述基片(22)由蓝宝石、碳化硅、氮化镓和硅组成的组中的一种材料构成。6.根据权利要求1的HEMT，其特征在于HEMT进一步包括一在所述GaN缓冲层(26)和所述基片(22)之间成核层(24)。7.根据权利要求4的HEMT，其特征在于所述源极和漏极接点(32、34和36)由钛、铝和镍组成的组中的一种合金构成。8.根据权利要求4的HEMT，其特征在于所述栅极(36)由钛、铂、铬、钛合金、钨合金和硅化铂组成的组中的一种材料构成。9.根据权利要求1的HEMT，其特征在于所述GaN缓冲层(26)的厚度大约少于5微米。10.根据权利要求1的HEMT，其特征在于所述AlyGa1-yN层(28)的厚度大约少于50。11.根据权利要求1的HEMT，其特征在于所述AlxGa1-xN阻挡层(30)的厚度大约为100至1000。12.根据权利要求4的HEMT，其特征在于所述栅极接点(36)的电阻比源极和漏极接点(32和34)的电阻大。13.根据权利要求4的HEMT，其特征在于所述的阻挡层(26)在所述栅极接点(36)下较薄。14.根据权利要求1的HEMT，其特征在于所述AlxGa1-xN阻挡层(30)和AlyGa1-yN层(28)以数字方式制作。15.一种III族氮化物基高电子迁移率电晶体(HEMT)(10)，其包括一半导体缓冲层(26)；一所述缓冲层(26)上的高极化半导体层(28)；一所述高极化半导体层(28)上的半导体阻挡层(30)，以致于所述高极化层(28)被夹在缓冲层和阻挡层(26、30)之间，所述每一层的非零总极化指向同一方向，在所述高极化层(28)中的所述极化强度值比所述缓冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：IP斯莫奇克瓦，W瓦鲁基维茨，P查瓦卡尔，吴益逢，S克勒，U米施拉，
申请(专利权)人：美商克立股份有限公司，美国加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：US[美国]