【技术实现步骤摘要】
本专利技术特别涉及一种高电子迁移率晶体管及改善其阈值电压漂移的方法，属于半导体。
技术介绍
1、gan高电子迁移率晶体管(hemt)对下一代高效功率开关应用极具吸引力。特别是pgan栅极的hemt器件(p-gan hemt)，其常关的操作原理是在algan势垒层上所增加一层p型gan帽层，会产生耗尽栅极区域下方的二维电子气(2deg)的作用。栅金属与p-gan层的接触通常有两种，分别是欧姆型和肖特基型。与欧姆型栅极相比，肖特基型栅极hemt具有多项优势，主要包括更大的栅极电压摆幅和更低的栅极泄漏。但是肖特基型栅极的p-gan hemt在功率开关应用上有着巨大的挑战-阈值电压(vth)不稳定。
2、双向的漂移都在p-gan hemt中被观察到，vth负漂可能会导致高频操作器件的异常导通，进而造成器件失效、设备破坏和系统崩溃。vth正漂会导致动态的导通电阻退化，使得系统需要相对较大的栅压来完全开启器件，这导致了器件的安全工作电压范围相对缩小，并且也会导致更大的反向开启电压和更高的反向导通损耗。
3、为了解决vth不稳定性问题，人们越来越关注了解底层机制。研究人员通过监测长期反向偏置应力期间肖特基型p-gan栅极hemt的vth变化，确定了主导vth偏移的两种相应机制。空穴不足是应力开始时vth偏移的主要原因，而在长期应力期间，势垒层和缓冲层中捕获的电子逐渐主导vth偏移。
4、现有方案一是通过优化p-gan侧壁刻蚀工艺和钝化来抑制vth负漂，如图1a所示，两种不同的p-gan刻蚀工艺所导致的vth
5、现有方案二是通过在栅极金属与p-gan接触的界面实施mg补偿来抑制vth正漂，如图2所示，常规器件(process 1)的vth正漂严重，而mg补偿器件(process 2)的vth正漂现象被明显抑制，对于现有方案二，通过改变界面处的mg浓度可以对器件的直流特性和长时间的稳定性、可靠性提出了挑战，而器件的均匀性也是未知数。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种高电子迁移率晶体管及改善其阈值电压漂移的方法，从而克服现有技术中的不足。
2、为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
3、本专利技术一方面提供了一种高电子迁移率晶体管，包括外延结构以及与外延结构匹配的源极、漏极和栅极，所述外延结构包括依次层叠设置的沟道层和势垒层，所述沟道层和/或所述势垒层是经过掺杂选定掺杂元素后形成的，并且，所述沟道层和/或所述势垒层内的所述选定掺杂元素的掺杂浓度不低于1e15cm-3，所述沟道层中的空穴浓度大于电子浓度，其中，所述选定元素包括si元素、mg元素、h元素中的至少一者。
4、本专利技术另一方面还提供了一种改善高电子迁移率晶体管阈值电压漂移的方法，包括制作外延结构的步骤以及制作与所述外延结构匹配的源极、漏极和栅极的步骤，其中，制作所述外延结构的步骤包括：
5、制作沟道层以及势垒层，所述势垒层设置在所述沟道层上，在所述沟道层和/或所述势垒层内掺杂选定掺杂元素，且使所述选定掺杂元素的掺杂浓度不低于1e15cm-3，
6、以及，退火激活所述沟道层和/或所述势垒层内的选定掺杂元素，所述沟道层中的空穴浓度大于电子浓度，其中，所述选定元素包括si元素、mg元素、h元素中的至少一者。
7、与现有技术相比，本专利技术通过在沟道层、势垒层和帽层中进行特定元素和特定浓度的掺杂，实现了高电子迁移率晶体管外延结构，并兼容商用的器件制备工艺，可实现大规模量产，并且改善了器件的阈值电压漂移问题，提高了器件的电压稳定性、可靠性和均匀性。以及，本专利技术中的掺杂浓度和深度可以精确控制，不受工艺条件影响，工艺适用性更好。
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1.一种高电子迁移率晶体管，包括外延结构以及与外延结构匹配的源极、漏极和栅极，所述外延结构包括依次层叠设置的沟道层和势垒层，其特征在于：所述沟道层和/或所述势垒层是经过掺杂选定掺杂元素后形成的，并且，所述沟道层和/或所述势垒层内的所述选定掺杂元素的掺杂浓度不低于1E15cm-3，所述沟道层中的空穴浓度大于电子浓度，其中，所述选定元素包括Si元素、Mg元素、H元素中的至少一者。
2.根据权利要求1所述的高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述沟道层和所述势垒层的材质均包括III-V族化合物；
3.根据权利要求1所述的高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述势垒层的栅极区域还设置有槽状结构，所述栅极设置在所述槽状结构内，或者，所述势垒层的栅极区域还设置有帽层，所述栅极设置在所述帽层上，并且，所述帽层是经过掺杂选定掺杂元素后形成的，所述帽层内所述选定掺杂元素的掺杂浓度不低于1E15cm-3，所述帽层中的空穴浓度大于电子浓度；
4.根据权利要求3所述的高电子迁移率晶体管，其特征在于：和/或，所述帽层的材质均包括III-V族化合物；
5.根据权利要求
6.一种改善高电子迁移率晶体管阈值电压漂移的方法，包括制作外延结构的步骤以及制作与所述外延结构匹配的源极、漏极和栅极的步骤，其特征在于，制作所述外延结构的步骤包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述沟道层和所述势垒层的材质均包括III-V族化合物；
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，制作所述外延结构的步骤具体包括：先在所述势垒层的栅极区域形成槽状结构，之后在所述槽状结构内制作所述栅极，或者，先在所述势垒层的栅极区域形成所述势垒层帽层，并在所述帽层内掺杂所述选定掺杂元素，且使所述选定掺杂元素的掺杂浓度不低于1E15cm-3，之后激活所述帽层内的选定掺杂元素，所述帽层中的空穴浓度大于电子浓度；之后在所述帽层上制作所述栅极；
9.根据权利要求6-8中任一项所述的方法，其特征在于，具体包括：采用外延掺杂或注入掺杂或扩散掺杂的方式掺杂所述选定掺杂元素。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：在所述外延结构内形成器件隔离部分，所述器件隔离部分环绕器件主体部分设置，以及，在所述器件主体部分制作所述源极、漏极和栅极；
...【技术特征摘要】
1.一种高电子迁移率晶体管，包括外延结构以及与外延结构匹配的源极、漏极和栅极，所述外延结构包括依次层叠设置的沟道层和势垒层，其特征在于：所述沟道层和/或所述势垒层是经过掺杂选定掺杂元素后形成的，并且，所述沟道层和/或所述势垒层内的所述选定掺杂元素的掺杂浓度不低于1e15cm-3，所述沟道层中的空穴浓度大于电子浓度，其中，所述选定元素包括si元素、mg元素、h元素中的至少一者。
2.根据权利要求1所述的高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述沟道层和所述势垒层的材质均包括iii-v族化合物；
3.根据权利要求1所述的高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述势垒层的栅极区域还设置有槽状结构，所述栅极设置在所述槽状结构内，或者，所述势垒层的栅极区域还设置有帽层，所述栅极设置在所述帽层上，并且，所述帽层是经过掺杂选定掺杂元素后形成的，所述帽层内所述选定掺杂元素的掺杂浓度不低于1e15cm-3，所述帽层中的空穴浓度大于电子浓度；
4.根据权利要求3所述的高电子迁移率晶体管，其特征在于：和/或，所述帽层的材质均包括iii-v族化合物；
5.根据权利要求1所述高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述外延结构包括器件主体部分和器件隔离部分，所述器件隔离...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈文超，杨安，曾中明，张宝顺，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：
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