[發明專利]AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管

有效

• 申請號: 200910176048.7
• 申請日: 2009-09-25
• 公開（公告）號: CN101714574A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 陳敬;王茂俊
• 申請（專利權）人: 香港科技大學
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/06;H01L21/335;H01L21/265
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 陳源;張天舒

1.一種AlGaN／GaN高電子遷移率晶體管(HEMT)，HEMT具 有設計的源極位置，柵極位置和漏極位置，包括：

襯底；

在襯底上布置的GaN緩沖層；

在緩沖層上布置的含AlGaN的勢壘層以及勢壘層和緩沖層界面 上的異質結；以及

利用氟離子注入形成的跨越異質結的一部分的增強背勢壘 (EBB)區域，其布置在GaN緩沖層中，并且垂直布置在柵極位置 下方，

其中，增強背勢壘區域注入氟離子形成的勢壘位于GaN緩沖層 中，阻擋溝道以下GaN緩沖層中存在的載流子從源極向漏極的輸運，

其中，所述勢壘層和所述增強背勢壘區域之間的溝道由柵極的 偏壓控制；以及

其中，所注入的氟離子的濃度峰值位于鄰近異質界面的緩沖層 中。

2.根據權利要求1的AlGaN／GaN?HEMT，其中，所述襯底至少 包括藍寶石、硅(111)、碳化硅、氮化鋁或氮化鎵。

3.根據權利要求1的AlGaN／GaN?HEMT，其中，所述緩沖層位 于襯底上由GaN或AlN構成的成核層之上。

4.根據權利要求1的AlGaN／GaN?HEMT，進一步包括：

鄰近HEMT設計的柵極位置并且位于HEMT的設計的柵極位置 和HEMT的設計的漏極位置之間包含氟離子的低濃度漏端區域。

5.根據權利要求4的AlGaN／GaN?HEMT，其中，所述氟離子注 入形成的增強背勢壘區域由HEMT的設計的柵極位置下面擴展到設 計的源極位置下面的區域。

6.一種AlGaN／GaN垂直型異質結構場效應晶體管(V-HFET) 結構，包括：

非故意摻雜的GaN層；

布置在GaN層上的AlGaN勢壘層，以及在AlGaN層和GaN層 界面上形成的異質結；以及

至少一個位于GaN層中延伸穿過異質結的一部分的由氟離子注 入形成的阻擋層，

其中阻擋層的位置位于整個源極下面并延伸到部分柵極下面。

7.根據權利要求6的AlGaN／GaN?V-HFET，其中，至少有一個 氟離子注入形成的阻擋層中的氟離子濃度峰值位于鄰近界面的GaN 層中。

8.一種在高電子遷移率晶體管(HEMT)中形成背勢壘區域的 方法，HEMT具有至少一個設計的源極位置、至少一個設計的柵極位 置和至少一個設計的漏極位置，此方法包括：

在襯底上淀積緩沖層；

在緩沖層上淀積勢壘層以形成異質結；以及

向至少一個設計的柵極位置下面的緩沖層中注入氟離子來形成 至少一個背勢壘區域，

其中，至少一個背勢壘區域注入氟離子形成的勢壘位于緩沖層 中，阻擋溝道以下緩沖層中存在的載流子從源極向漏極的輸運，

其中，所述勢壘層和所述背勢壘區域之間的溝道由柵極的偏壓 控制，以及

其中，所注入的氟離子的濃度峰值位于鄰近異質界面的緩沖層 中。

9.根據權利要求8的方法，其中，所述淀積緩沖層包括在至少 包括藍寶石、硅(111)、碳化硅、氮化鋁或氮化鎵中的一種襯底上 生長緩沖層。

10.根據權利要求8的方法，其中，所述淀積緩沖層包括在含 GaN成核層或AlN成核層的襯底上生長緩沖層。

11.根據權利要求8的方法，還包括：

在勢壘層中摻入氟離子來形成增強型HEMT。

12.根據權利要求8的方法，還包括：

在鄰近設計的柵極位置并且位于設計的柵極位置和設計的漏極 位置之間形成包含氟離子的低濃度漏端區域。

13.根據權利要求12的方法，其中，所述注入包括在緩沖層中 注入氟離子以形成位于設計的柵極位置下面并可擴展到設計的源極 位置下面的區域的增強背勢壘區域。