一种具有高注入能量的热电子晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有高注入能量的热电子晶体管及其制备方法，该热电子晶体管包括衬底、外延结构和金属电极；外延结构包括由下自上堆叠的缓冲层、n+GaN集电极欧姆接触层、UID‑GaN集电极层、第一AlGaN集电极势垒层、第二AlGaN集电极势垒层、n型GaN基区层、ScAlN隧穿势垒层、AlGaN发射极势垒层和GaN发射极帽层；集电极堆叠在n+GaN集电极欧姆接触层上；基极堆叠在ScAlN隧穿势垒层上；发射极堆叠在GaN发射极帽层上。本发明专利技术通过设计发射‑基极势垒，提高发射极注入电子能量，减小从发射到基极的低能电子泄露，减小基区弛豫电子比例，提高了集电极收集效率，提高了器件的电流密度和电流增益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体，具体涉及一种具有高注入能量的热电子晶体管及其制备方法。

技术介绍

1、近年来，第三代半导体材料氮化镓因其具有禁带宽度大、击穿电压大、电子迁移率高、热导率高等优点得到全世界的广泛关注。相比si基和gaas基微波器件，gan基hemt(高电子迁移率晶体管)器件具有更高的功率密度和效率，因此在通信基站、雷达、卫星通信和电子战等领域表现出巨大的优势。gan微波功率器件研究的一个重要目标是不断提升器件的截止频率，使其能够在更高的频段体现出其大功率和高效率的优势。gan hemt器件主要通过缩小栅长来降低渡越延迟，进而实现更高的截止频率。目前国际上截止频率最高的ganhemt器件为美国hrl(休斯研究实验室)研制的栅长为20nm的aln/gan hemt器件，其截止频率ft为454ghz，最大振荡频率fmax为444ghz。但是，当栅长缩小到100nm以内时，器件会遇到严重的短沟道效应。栅长越小，短沟道效应越严重。此外，光刻工艺的限制使得栅长lg的继续缩小面临巨大的挑战。在上述条件的限制下，继续提升gan hemt器件的截止频率变得十分困难。...

【技术保护点】

1.一种具有高注入能量的热电子晶体管，其特征在于，包括：衬底、外延结构、基极、发射极和集电极；

2.根据权利要求1所述的具有高注入能量的热电子晶体管，其特征在于，所述缓冲层为GaN缓冲层，其厚度为300nm～500nm。

3.根据权利要求1所述的有高注入能量的热电子晶体管，其特征在于，所述n+GaN集电极欧姆接触层的材质为Si掺杂的GaN，其中Si掺杂浓度为5×10-8cm-3～1×1019cm-3，所述n+GaN集电极欧姆接触层的厚度为70nm～200nm。

4.根据权利要求1所述的有高注入能量的热电子晶体管，其特征在于，所述UID-GaN集电极层的...

【技术特征摘要】

1.一种具有高注入能量的热电子晶体管，其特征在于，包括：衬底、外延结构、基极、发射极和集电极；

2.根据权利要求1所述的具有高注入能量的热电子晶体管，其特征在于，所述缓冲层为gan缓冲层，其厚度为300nm～500nm。

3.根据权利要求1所述的有高注入能量的热电子晶体管，其特征在于，所述n+gan集电极欧姆接触层的材质为si掺杂的gan，其中si掺杂浓度为5×10-8cm-3～1×1019cm-3，所述n+gan集电极欧姆接触层的厚度为70nm～200nm。

4.根据权利要求1所述的有高注入能量的热电子晶体管，其特征在于，所述uid-gan集电极层的材质为本征gan，其厚度为20nm～60nm。

5.根据权利要求1所述的具有高注入能量的热电子晶体管，其特征在于，所述第一algan集电极势垒层的材质为al0.2ga0.8n，其厚度为15nm～30nm；

6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨眉，任威宇，马晓华，杨凌，张鹏，祝杰杰，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：