[发明专利]包括经掺杂低温缓冲层的假晶高电子迁移率晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及晶体管，且更特定来说涉及假晶高电子迁移率晶体管(PHEMT)。

背景技术

假晶高电子迁移率晶体管(PHEMT)在无线通信系统中广泛地用于切换、功率及低噪声放大器应用。此广泛使用的一个原因为PHEMT一般被视为针对许多应用具有噪声、功率及高频率性能的适合组合。

典型的PHEMT包括在砷化镓(GaAs)衬底上生长的多个外延层。此些层可依序包含GaAs缓冲层、超晶格缓冲层、任选沟道下经脉冲掺杂层、GaAs或砷化铝镓(AlGaAs)间隔件、包括砷化铟镓(InGaAs)的沟道层、含有经插入n型脉冲或块体掺杂层的顶部AlGaAs或GaAs间隔件层、未掺杂GaAs间隔件层及用于欧姆接触形成的重掺杂GaAs帽盖层。所述PHEMT还包括以欧姆接触形成的源极电极及漏极电极以及形成于未掺杂层上在沟道层上方的肖特基金属栅极电极。

在PHEMT的典型操作期间，向栅极电极、源极电极及漏极电极施加相应偏置电压以使电子传导通过源极电极与漏极电极之间的沟道层。偏置条件可影响缓冲物、缓冲物/衬底界面及衬底中的施体及受体陷阱的占用。离子化陷阱充当背侧栅极且影响沟道中的载流子密度且因此影响漏极电流。在偏置改变之后，陷阱占用将缓慢地改变到新的平衡值，从而在漏极电流中引起滞后。

在改变偏置时陷阱占用的缓慢改变可导致例如漏极迟滞、栅极迟滞及扭结等性能缺陷。这些缺陷往往降低装置性能的线性度及效率以及其它。另外，其可阻止例如包络追踪等功率管理方案的有效使用，所述功率管理方案原本可能用于改进放大器应用中的效率及线性度。此外，这些性能缺陷的严重性可随着温度而变化，此可进一步使其对总体装置性能的影响复杂化。

鉴于常规PHEMT的这些及其它缺点，存在对具有经改进的线性度、效率及温度敏感性的PHEMT的普遍需要。

发明内容

在代表性实施例中，一种PHEMT包括：衬底，其包括III-V族半导体材料；缓冲层，其安置于所述衬底上方，其中所述缓冲层包括V族半导体元素的微沉淀物且掺杂有N型掺杂剂；及沟道层，其安置于所述缓冲层上方。

在另一代表性实施例中，提供一种用于制作PHEMT的方法。所述方法包括：在小于大致325℃且大于大致200℃的范围中的生长温度下在衬底上方生长缓冲层；用N型掺杂剂对所述缓冲层进行掺杂；及在于所述缓冲层上方提供多个层之前，对所述缓冲层进行退火。

附图说明

依据结合附图阅读的以下详细描述来最佳地理解代表性实施例。要强调的是各个图未必是按比例绘制。事实上，为清晰地论述，可任意地增加或减小尺寸。在适用且实用时，相似参考编号指代相似元件。

图1是根据代表性实施例的PHEMT装置的横截面图。

图2A是根据代表性实施例在相对高的漏极偏置V_ds下操作的PHEMT装置的横截面图。

图2B是根据代表性实施例在相对低的漏极偏置V_ds下操作的PHEMT装置的横截面图。

图3是图解说明根据代表性实施例制作PHEMT装置的方法的流程图。

图4A是展示针对常规PHEMT装置的选定漏极电压的漏极电流I_d对栅极电压V_g的曲线图。

图4B是展示常规PHEMT装置的在两个不同静态漏极电压下针对选定栅极电压的脉冲式漏极电流I_d对漏极电压V_d的曲线图。

图4C是展示在常规PHEMT装置中在低漏极偏置下施加栅极电压脉冲之后随时间而变的漏极电流I_d的曲线图。

图5A是展示在根据代表性实施例的PHEMT装置中针对选定漏极电压的漏极电流I_d对栅极电压V_g的曲线图。

图5B是展示在根据代表性实施例的PHEMT装置中在两个不同静态漏极电压下针对选定栅极电压的脉冲式漏极电流I_d对漏极电压V_d的曲线图。

图5C是展示在根据代表性实施例的PHEMT装置中在低漏极偏置下施加栅极电压 脉冲之后随时间而变的漏极电流I_d的曲线图。

图6是对常规PHEMT装置与根据代表性实施例的PHEMT装置的漏极迟滞进行比较的曲线图。

图7是图解说明根据代表性实施例的PHEMT装置在不同温度条件下的漏极迟滞的曲线图。