[实用新型]一种带有InAlP势垒层的增强型PHEMT结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及化合物半导体领域，特别涉及GaAs基PHEMT结构。

背景技术

GaAs PHEMT器件是目前在无线通讯领域应用最为广泛的器件。目前所用GaAs PHEMT全部使用AlGaAs作为势垒层，它与GaAs晶格匹配，和InGaAs沟道层有较大的导带不连续性，可以较好地把电子载流子限制在InGaAs沟道层内，得到的器件性能具有较高的击穿电压，较高的电流密度，较低的开状态下的电阻，而增强型PHEMT由于常态下处于关状态，且无需负电压驱动电源得到广泛应用。图1为目前较普遍使用的增强型PHEMT外延结构，该结构包括在GaAs衬底(11)上依次生长的GaAs缓冲层(1)、AlGaAs下势垒层(2)、下平面掺杂Si层(3)、AlGaAs下空间隔离层(4)、InGaAs沟道层(5)、AlGaAs上空间隔离层(6)、上平面掺杂Si层(7)、AlGaAs势垒层(8)、InGaP腐蚀阻断层(9)、GaAs重掺杂帽层(10)。如图2所示，用图1的外延结构可以制作以下PHEMT器件。

具体制作PHEMT器件的过程如下，

S1在GaAs帽层上，在源和漏区域制作源极和漏极金属-半导体欧姆接触。

S2在栅极区用lift-off去除欧姆金属，利用光刻形成栅极图形，然后用H₂SO₄：H₂O₂：H₂O腐蚀GaAs挖出栅槽，腐蚀自停止于InGaP。

S3用HCl：H₂O去除InGaP

S4在AlGaAs势垒层上制作栅极。

但实际应用需要更高的电流密度，以提高器件功率密度，提高功率效率。为了达到此目的，本实用新型提出了一个新的增强型PHEMT器件结构，可以同时增加饱和电流密度和击穿电压，具有实际应用价值。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种新的外延结构和相应的器件结构，目的是提高栅极势垒高度，从而提高栅极正向偏置电压，进而提高饱和电流密度。同时此实用新型器件结构还提高栅极击穿电压。为达到上述目的，本实用新型采取以下的技术方案：在常规的AlGaAs势垒层上增加一层InAlP作为势垒层，在InAlP中选择适当In组分使其与GaAs晶格匹配。同时减少原来的AlGaAs势垒层的厚度以使之满足增强型PHEMT器件要求。InAlP也有腐蚀阻断作用，但它同时也作为势垒层的上部分。

这种带有InAlP势垒层的增强型PHEMT结构如图3所示，该结构包括GaAs衬底(11)、GaAs缓冲层(1)、AlGaAs下势垒层(2)、下平面掺杂Si层(3)、AlGaAs下空间隔离层(4)、InGaAs沟道层(5)、AlGaAs上空间隔离层(6)、上平面掺杂Si层(7)、AlGaAs势垒层(8)、InAlP势垒层(12)、GaAs重掺杂帽层(10)。

其结构为自下而上分别为在GaAs衬底(11)、GaAs缓冲层(1)、AlGaAs下势垒层(2)、下平面掺杂Si层(3)、AlGaAs下空间隔离层(4)、InGaAs沟道层(5)、AlGaAs上空间隔离层(6)、上平面掺杂Si层(7)、AlGaAs势垒层(8)、InAlP势垒层(12)、GaAs重掺杂帽层(10)。

图4是使用以上外延结构制作的增强型PHEMT器件结构。具体器件制作工艺如下：

S1在GaAs帽层上，在源和漏区域制作源极和漏极金属-半导体欧姆接触。

S2在栅极区用lift-off去除欧姆金属，利用光刻形成栅极图形，然后用Citric Acid：H₂O₂：H₂O腐蚀GaAs挖出栅槽，腐蚀自停止于InAlP。

S3在InAlP势垒层上制作栅极。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果。