[發(fā)明專利]三族氮化物高電子遷移率晶體管

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210093097.6
• 申請(qǐng)日: 2012-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN103367417A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王偉州;黃皆智;黃子軒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 穩(wěn)懋半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/778
• 分類號(hào): H01L29/778;H01L29/06
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高電子遷移率晶體管(high?electron?mobility?transistor，HEMT)，尤其涉及一種三族氮化物高電子遷移率晶體管。

背景技術(shù)

三族氮化物高電子遷移率晶體管(high?electron?mobility?transistor，HEMT)與砷化鎵高電子遷移率晶體管相較之下，具有相對(duì)較高的崩潰電壓及轉(zhuǎn)換速度。在高功率及高頻應(yīng)用領(lǐng)域，如無線裝置中的集成電路，其為一重要組件。

一典型的氮化鎵高電子遷移率晶體管如圖1所示，包含一氮化鎵緩沖層103，一與該氮化鎵緩沖層103相鄰的氮化鋁鎵(Al_xGa_1-xN)層105；該氮化鎵緩沖層103硅生長于一基板101，其中，構(gòu)成該基板101的材料選自由碳化硅(SiC)、硅(Si)及藍(lán)寶石(sapphire)所組成的群組；介于緩沖層103及基板101之間可包含一用來減低此兩層間晶格不匹配問題的成核層102。由張力所導(dǎo)致氮化鋁鎵層的壓電極化與自發(fā)極化將使氮化鋁鎵層105在氮化鋁鎵層105與氮化鎵緩沖層103間的接口產(chǎn)生極化電荷；然后該極化電荷于接口上感應(yīng)產(chǎn)生二維電子氣(two-dimensional?electron?gas，2DEG)104，并形成一導(dǎo)電通道。典型氮化鋁鎵(Al_xGa_1-xN)層105的鋁含量x為介于0.1與0.4之間；因?yàn)榈X鎵層105中之張力隨著鋁含量x增加而增加，當(dāng)使用一高鋁含量材質(zhì)層時(shí)，將于界面通道中形成一較高密度的極化電電荷以及隨之而來的更多二維電子氣；然而，增加氮化鋁鎵層的鋁含量將不可避免地增加接口上組成成份的變動(dòng)，如此將加強(qiáng)載子于通道中的擴(kuò)散，并因而降低二維電子氣的電子遷移率；同時(shí)增加氮化鋁鎵層的鋁含量亦將增加接觸電阻值。因此，必須提供一種能提高二維電子氣的電子遷移率及濃度，同時(shí)能保持低接觸電阻值之氮化鎵高電子遷移率晶體管結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種三族氮化物高電子遷移率晶體管(high?electron?mobility?transistor，HEMT)，其中，于間格層與阻障層之間插入一單原子摻雜層(δ-doped?layer)，使得接觸電阻值能被降低，同時(shí)并能增強(qiáng)二維電子氣效應(yīng)。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種三族氮化物高電子遷移率晶體管，依序包含一基板、一氮化鎵緩沖層、一氮化鎵通道層、一氮化鋁間格層、一單原子摻雜層、一阻障層、以及一氮化鎵覆蓋層。

于實(shí)施時(shí)，構(gòu)成上述基板的材料選自由碳化硅(SiC)、硅(Si)、氮化鎵(GaN)及藍(lán)寶石(sapphire)所組成的群組；構(gòu)成上述阻障層的材料以氮化鋁鎵(Al_xGa_1-xN)層且該氮化鋁鎵中的鋁含量x為0.1≤x≤0.4，或氮化銦鋁(In_yAl_1-yN)且該氮化銦鋁中的銦含量y為0.17≤y≤0.29為較佳。

于實(shí)施時(shí)，本發(fā)明的高電子遷移率晶體管結(jié)構(gòu)可于該單原子摻雜層與該阻障層之間進(jìn)一步包含復(fù)數(shù)層交替迭合的單原子摻雜層及n型均質(zhì)摻雜層。若將一單原子摻雜層及一n型均質(zhì)摻雜層視為一對(duì)，則高電子遷移率晶體管結(jié)構(gòu)總共可包含N對(duì)單原子摻雜層及n型均質(zhì)摻雜層，且1≤N≤5。

于實(shí)施時(shí)，上述單原子摻雜層的摻雜物以硅(Si)為較佳，而硅摻雜濃度以10¹⁷～10¹⁹cm^-3為較佳，且該單原子摻雜層的厚度以介于到為較佳。

于實(shí)施時(shí)，構(gòu)成上述n型均質(zhì)摻雜層的材料以氮化鋁鎵(Al_xGa_1-xN)且該氮化鋁鎵中的鋁含量x為0.1≤x≤0.4，或氮化銦鋁(In_yAl_1-yN)且該氮化銦鋁中的銦含量y為0.17≤y≤0.29為較佳；該n型均質(zhì)摻雜層的摻雜物以硅(Si)為較佳，而硅摻雜濃度以10¹⁷～10¹⁸cm^-3為較佳，且該n型均質(zhì)摻雜層的厚度以介于到為較佳。

本發(fā)明的高電子遷移率晶體管結(jié)構(gòu)能在維持低接觸電阻的同時(shí)，提高電子遷移率以及二維電子氣的濃度。

附圖說明

圖1為一先前技術(shù)中的高電子遷移率晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2A～圖2E為本發(fā)明的高電子遷移率晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；