[发明专利]一种用于硅衬底集成mHEMT器件的外延层结构及其生长方法在审

专利信息
申请号: 201610008449.1 申请日: 2016-01-06
公开(公告)号: CN105448978A 公开(公告)日: 2016-03-30
发明(设计)人: 于宗光;马慧红;李海欧;黄伟;王成;顾爱军;唐剑平 申请(专利权)人: 无锡中微晶园电子有限公司;中国电子科技集团公司第五十八研究所
主分类号: H01L29/778 分类号: H01L29/778;H01L21/335;H01L29/06
代理公司: 南京经纬专利商标代理有限公司 32200 代理人: 熊玉玮
地址: 214028 江苏省无锡市滨湖*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 衬底 集成 mhemt 器件 外延 结构 及其 生长 方法
【权利要求书】:

1.一种用于硅衬底集成mHEMT器件的外延层结构,其特征在于,包括:

P型硅衬底,以及,

在P型硅衬底层上依次生长形成的:GaAs成核层、第六缓冲层、第五缓冲层、InGaAs应力释放层、第四缓存层、第三缓冲层、第二缓存层、第一缓冲层、InGaAs沟道层、InAlAs隔离层、硅delta掺杂层、InAlAs势垒层、重掺杂了硅的InGaAs帽层,所述第一缓冲层为高温InAlAs缓冲层,第二缓冲层为低温变组分InAlAs缓存层,所述第五缓冲层、第三缓冲层均为高温InP缓冲层,所述第六缓冲层、第四缓冲层均为低温InP缓冲层。

2.权利要求1所述用于硅衬底集成mHEMT器件的外延层结构的生长方法,其特征在于,包括如下步骤:

A、在P型硅衬底上生长GaAs成核层;

B、在GaAs成核层上低温生长不掺杂的InP缓冲层做为第六缓冲层,生长温度为450度;C、在第六缓冲层缓冲层上高温生长不掺杂的InP缓冲层做为第五缓冲层,生长温度为500度;

D、在第五缓冲层上生长不掺杂的InGaAs应力释放层,生长温度为670度;

E、在不掺杂的InGaAs应力释放层上低温生长不掺杂的InP缓冲层做为第四缓冲层,生长温度为450度;

F、在第四缓冲层上高温生长不掺杂的InP缓冲层作为第三缓冲层,生长温度为600度;

G、在第三缓冲层上低温生长不掺杂的变组分InAlAs缓存层做为第二缓冲层,生长温度为525度;

H、在第二缓存层上高温生长不掺杂的InAlAs缓冲层做为第一缓冲层,生长温度为670度;

I、在第一缓冲层上依次生长不掺杂的InGaAs沟道层、InAlAs隔离层、硅delta掺杂层、不掺杂的InAlAs势垒层、重掺杂了硅的InGaAs帽层。

3.在硅衬底集成mHEMT器件的方法,其特征在于,包括如下步骤:

1、采用权利要求1的方法在硅衬底上生成外延层结构;

2、匀胶光刻保护外延层结构,采用离子注入法注入离子使得沟道层形成隔离,腐蚀帽层以形成样品的隔离台面;

3、匀胶光刻保护隔离台面,采用电子束蒸发台蒸发源金属和漏金属并形成样品的源漏欧姆接触;

4、采用三层电子束光刻、两次曝光、一次显影工艺形成样品的T型栅结构;

5、以制备的T型栅结构作为栅槽腐蚀掩膜层,腐蚀帽层以形成栅槽;

6、采用电子束蒸发台蒸发栅金属,退火处理栅金属使得栅金属与势垒层充分接触以形成埋层,剥离后形成样品的T型金属栅;

7、在形成T型金属栅后的样品上生长钝化层,匀胶光刻出测试窗口。

4.根据权利要求3所述的在硅衬底集成mHEMT器件的方法,其特征在于,步骤2、步骤3、步骤4、步骤7中光刻之前对样品进行HMDS表面预处理。

5.根据权利要求3所述的在硅衬底集成mHEMT器件的方法,其特征在于,步骤2中利用的柠檬酸与双氧水混合溶液腐蚀帽层以形成样品的隔离台面,C6H8O7:H2O2=1:1,步骤5中利用稀盐、磷酸和冰乙酸混合溶液腐蚀帽层以形成栅槽,HCl:H3PO4:CH3COOH:H2O=1:1:2:2。

6.根据权利要求3所述的在硅衬底集成mHEMT器件的方法,其特征在于,步骤3采用电子束蒸发台自下而上蒸发Ni、AuGe、Ni、Au形成源金属和漏金属,步骤6采用电子束蒸发台自下而上蒸发Pt、Ti、Pt、Au形成栅金属。

7.根据权利要求3所述的在硅衬底集成mHEMT器件的方法,其特征在于,步骤4三层电子束光刻采用的三层胶自下而上分别为PMMA4、MMA-EL9和PMMA2。

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