[發明專利]InP PHEMT外延結構及其制備方法

有效

• 申請號: 202110015630.6
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112736132B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 周書星;王寅;張欣;類淑來;胡青松
• 申請（專利權）人: 湖北文理學院
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/20;H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 深圳市世紀恒程知識產權代理事務所 44287
• 代理人: 胡海國

本發明公開了一種InP?PHEMT外延結構及其制備方法，所述外延結構包括由下至上依次層疊設置的InP襯底、遞變緩沖層、溝道層、隔離層、Si平面摻雜層、勢壘層、刻蝕停止層、第一接觸層和第二接觸層，所述遞變緩沖層的材料為Insubgt;x/subgt;A1subgt;1?/subgt;subgt;x/subgt;As，其中，x自所述遞變緩沖層的下端至上端由0.52至0.8依次連續遞增，所述溝道層的材料為Insubgt;y/subgt;Gasubgt;1?y/subgt;As，0.8≤y≤1。由于遞變緩沖層中的In組分連續遞變，增大了虛擬襯底的晶格常數且晶格常數緩慢變大，有利于生長高質量高In組分的溝道層，提到了InP?PHEMT外延結構二維電子氣的電子遷移率。

技術領域

本發明涉及半導體薄膜材料領域，具體涉及一種InP?PHEMT外延結構及其制備方法。

背景技術

HEMT（High?Electron?Mobility?Transistor，高電子遷移率晶體管）是上世紀80年代初發展起來的一種異質結半導體器件，又稱為調制摻雜場效應晶體管?（MODFET）、二維電子氣場效應晶體管（2-DEGFET）、選擇摻雜異質結晶體管?（SDHT）等。這種器件及其集成電路都能夠工作于超高頻（毫米波）、超高速領域，原因就在于它是利用具有很高遷移率的所謂二維電子氣來（2DEG）工作的。PHEMT是對高電子遷移率晶體管（HEMT）的一種改進結構，也稱為贗調制摻雜異質結場效應晶體管（PMODFET）。

以InP基材料為基礎的高電子遷移率晶體管利用InGaAs溝道具有的高遷移率二維電子氣(2DEG)來工作，使其具有高速高頻、高功率增益、低噪聲及低功耗等特點，非常適合制作毫米波太赫茲波低噪聲放大器電路和系統，廣泛應用在雷達、通信、導航、安全、射電天文和醫療等與國民經濟和國家安全息息相關的領域。然而現有的InP?HEMT外延結構的InGaAs溝道層中In組分過低，限制了InP?HEMT二維電子氣的特性的提高。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種InP?PHEMT外延結構及其制備方法，旨在解決現有的InP?HEMT外延結構的溝道層中In組分過低的問題。

為實現上述目的，本發明提出的一種InP?PHEMT外延結構，包括由下至上依次層疊設置的InP襯底、遞變緩沖層、溝道層、隔離層、Si平面摻雜層、勢壘層、刻蝕停止層、第一接觸層和第二接觸層，所述遞變緩沖層的材料為In_xA1_1-xAs，其中，x自所述遞變緩沖層的下端至上端由0.52至0.8依次連續遞增，所述溝道層的材料為In_yGa_1-yAs，0.8≤y≤1，所述第一接觸層的材料為摻雜Si的N型In_kGa_1-kAs，0.8≤k≤0.9；所述第二接觸層的材料為摻雜Si的N型InAs。

優選地，所述InP?PHEMT外延結構還包括下緩沖層和上緩沖層，所述下緩沖層、遞變緩沖層、上緩沖層和溝道層由下至上依次層疊設置，所述下緩沖層的材料為InP、In_0.52Al_0.48As或者In_0.53Ga_0.47As中的任意一種，所述上緩沖層的材料為In_zA1_1-zAs，其中，0.7≤z≤0.9。

優選地，所述隔離層的材料為In_mA1_1-mAs，0.7≤m≤0.9，所述勢壘層的材料為In_nA1_1-nAs，0.7≤n≤0.9。

優選地，所述刻蝕停止層的材料為InAs_1-jP_j，0.1≤j≤1。