[發明專利]贗配高電子遷移率晶體管的外延材料及贗配高電子遷移率晶體管

在審

• 申請號: 201810587096.4
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108807529A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 楊秋旻;張楊;曾一平
• 申請（專利權）人: 中科芯電半導體科技（北京）有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/207;H01L29/205
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張素紅

本發明公開了一種贗配高電子遷移率晶體管的外延材料，選用半絕緣GaAs作為襯底層，在所述襯底層上依次逐層生長GaAs緩沖層、AlGaAs/GaAs超晶格層、未摻雜的AlGaAs層、第一摻雜層、第一AlGaAs隔離層、InGaAs溝道層、第二AlGaAs隔離層、第二摻雜層、AlGaAs勢壘層、摻雜帽層，InGaAs溝道層包括依次逐層生長的第一InGaAs溝道層、第二InGaAs溝道層和第三InGaAs溝道層，第一InGaAs溝道層和第三InGaAs溝道層中的In組分均小于第二InGaAs溝道層中的In組分。本發明能夠減少電子遷移率受界面散射的影響和降低中間InGaAs溝道層中由于晶格失配而產生晶體缺陷的風險。本發明還提供了一種具有上述外延材料的贗配高電子遷移率晶體管。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種贗配高電子遷移率晶體管的外延材料及贗配高電子遷移率晶體管。

背景技術

在贗配高電子遷移率晶體管(PHEMT)外延結構中，主要結構是在GaAs襯底上生長AlGaAs隔離層和InGaAs溝道層。為了獲得更高的遷移率，提高器件的性能，目前常用的手段是提高InGaAs溝道層中的In組份，以此適度獲得更高的遷移率。但是由于InGaAs與GaAs/AlGaAs材料體系晶格常數差別較大，而且In組分越高，兩種材料之間的晶格失配越大，因此提高In組分生長InGaAs溝道時，在InGaAs 溝道層中容易發生弛豫，產生晶體缺陷，這些晶體缺陷會顯著降低InGaAs溝道中的遷移率。為了避免InGaAs溝道層中弛豫和晶體缺陷的產生，通常需要降低 InGaAs層的厚度。但當InGaAs層較薄時，溝道層與其兩側隔離層之間界面處的界面散射會顯著影響溝道層中的電子遷移率。

目前，生長贗配高電子遷移率晶體管(PHEMT)外延結構時，通常選擇一個20％左右的組分作為InGaAs溝道層中的In組分，繼續提高In組分時，因受到晶格失配、界面散射等因素的限制，無法繼續顯著提高溝道層中的電子遷移率以及 PHEMT器件的性能。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的是提供一種贗配高電子遷移率晶體管的外延材料，至少能夠解決目前技術中存在的部分問題。

為了實現上述目的，第一方面，本發明提供的一種贗配高電子遷移率晶體管的外延材料，選用半絕緣GaAs作為襯底層，在所述襯底層上依次逐層生長GaAs 緩沖層、AlGaAs/GaAs超晶格層、未摻雜的AlGaAs層、第一摻雜層、第一AlGaAs 隔離層、InGaAs溝道層、第二AlGaAs隔離層、第二摻雜層、AlGaAs勢壘層、摻雜帽層，所述InGaAs溝道層包括依次逐層生長的第一InGaAs溝道層、第二 InGaAs溝道層和第三InGaAs溝道層，所述第一InGaAs溝道層和所述第三InGaAs 溝道層中的In組分均小于所述第二InGaAs溝道層中的In組分。

可選地或優選地，所述第一InGaAs溝道層和所述第三InGaAs溝道層中的 In組分相同。

可選地或優選地，所述第一InGaAs溝道層和所述第三InGaAs溝道層中的 In組分均為25％，所述第二InGaAs溝道中的In組分為35％。

可選地或優選地，所述第一InGaAs溝道層和所述第三InGaAs溝道層的厚度均小于所述第二InGaAs溝道層的厚度。

可選地或優選地，所述第一InGaAs溝道層和所述第三InGaAs溝道層的厚度相同。

可選地或優選地，所述第一InGaAs溝道層和所述第三InGaAs溝道層的厚度均為2nm，所述第二InGaAs溝道層的厚度為4nm。

可選地或優選地，所述第一摻雜層和所述第二摻雜層均為硅雜質摻雜。

第二方面，本發明提供了一種贗配高電子遷移率晶體管，包括晶體管主體，所述晶體管主體上設有第一方面中所述的外延材料。