[实用新型]一种带半绝缘缓冲层的GaAs基高电子迁移率晶体管材料结构

说明书

一种带半绝缘缓冲层的GaAs基高电子迁移率晶体管材料结构，该材料结构由在半绝缘GaAs衬底上依次生长的低温LT‑GaAs缓冲层、低温LT‑GaAs/AlGaAs超晶格缓冲层、下AlGaAs势垒层、下平面掺杂层、下AlGaAs空间隔离层、InGaAs沟道层、上AlGaAs空间隔离层、上平面掺杂层、上AlGaAs势垒层、第二AlAs阻断层、GaAs次帽层、第一AlAs阻断层、重掺杂GaAs帽层组成。该材料结构采用低温生长的方法在外延生长过程中将缓冲层变成半绝缘材料，可以提高器件的电学隔离性能以及静电损伤的防护能力，也对器件制造和电路设计提供更大的灵活性和便利。

技术领域

本实用新型属于化合物半导体材料技术领域，涉及一种由分子束外延技术生长在GaAs半绝缘衬底上的带有半绝缘缓冲层的高电子迁移率晶体管材料结构。

背景技术

GaAs基高电子迁移率晶体管具有优异的高频、高速、低噪声等特性，在微波集成电路应用方面具有重要的地位，被广泛地应用于移动通信、卫星通信、光纤通信、毫米波军用雷达等领域。随着集成电路技术的不断升级换代，芯片的集成度越来越高，器件密度越来越大，器件之间的距离也越来越小。因此，器件之间的电学隔离就变得十分重要。分子束外延生长中所用的GaAs衬底是半绝缘的，其电阻率一般在10⁷-10⁸Ωcm量级，可以提供很好的电学隔离。在分子束外延技术中，为了避免器件有源区性能受到衬底表面污染物的影响，一般上，会先在衬底上外延生长一层0.5-1微米厚的缓冲层材料，然后再生长器件有源区结构，以便将有源区与衬底表面隔离开来。虽然GaAs半绝缘衬底的电阻率很高，但是正常工艺条件下外延生长的缓冲层材料是弱p型的，其本征载流子浓度一般为10¹⁴/cm³。因此，缓冲层材料电阻率并不高，一般在10²-10³Ωcm量级。而且，这层缓冲层材料在芯片制造过程中一般是保留或部分保留的。因此，这个低阻值的缓冲层在集成电路制造中就成了一个弱点。虽然，可以通过离子注入的方法提高其绝缘性能，但是在有些器件制造工艺中，这个缓冲层依然会表现出高漏电，低静电击穿的特性。因此，如果能在外延生长过程中将这层缓冲层变成半绝缘材料，将会大幅度提高器件的电学隔离性能以及静电损伤的防护能力，也将对器件制造和电路设计提供更大的灵活性和便利。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种带半绝缘缓冲层的GaAs基高电子迁移率晶体管pHEMT材料结构。材料结构由分子束外延方法生长的砷化镓GaAs、铝镓砷AlGaAs、铟镓砷InGaAs、砷化铝AlAs各层组成。这种pHEMT结构可以提高器件的电学隔离性能以及静电损伤。

为达到上述目的，本实用新型采取以下的技术方案：一种带半绝缘缓冲层的GaAs基高电子迁移率晶体管材料结构，该结构包括半绝缘GaAs衬底、低温LT-GaAs缓冲层、低温LT-GaAs/AlGaAs超晶格缓冲层、下AlGaAs势垒层、下平面掺杂层、下AlGaAs空间隔离层、InGaAs沟道层、上AlGaAs空间隔离层、上平面掺杂层、上AlGaAs势垒层、第二AlAs阻断层、GaAs次帽层、第一AlAs阻断层和重掺杂GaAs帽层。

在半绝缘GaAs衬底上依次生长低温LT-GaAs缓冲层、低温LT-GaAs/AlGaAs超晶格缓冲层、下AlGaAs势垒层、下平面掺杂层、下AlGaAs空间隔离层、InGaAs沟道层、上AlGaAs空间隔离层、上平面掺杂层、上AlGaAs势垒层、第二AlAs阻断层、GaAs次帽层、第一AlAs阻断层、重掺杂GaAs帽层。

本实用新型采用低温生长的方法在外延生长过程中将缓冲层变成半绝缘材料，大幅度提高器件的电学隔离性能以及静电损伤的防护能力，也对器件制造和电路设计提供更大的灵活性和便利。

附图说明

图1一种带半绝缘缓冲层的GaAs基高电子迁移率晶体管材料结构。