[实用新型]一种带有AlAs腐蚀阻断层的GaAs基MHEMT外延材料结构

说明书

本实用新型公开了一种带有AlAs腐蚀阻断层的GaAs基MHEMT外延材料结构，该结构由GaAs半绝缘衬底(1)上依次生长的InAlAs缓冲层(2)、InGaAs沟道层(3)、InAlAs隔离层(4)、平面掺杂层(5)、InAlAs势垒层(6)、AlAs势垒层兼腐蚀阻断层(7)、InGaAs重掺杂帽层(8)组成。高In组分的InGaAs沟道能有效降低电子有效质量，加强对沟道二维电子气的限制，减少掺杂电离层对沟道电子的散射，从而大大提高沟道电子的室温迁移率。

技术领域

本实用新型涉及化合物半导体材料及器件技术领域，尤其涉及一种砷化镓GaAs基MHEMT外延材料结构。

背景技术

砷化镓基MHEMT是一种化合物半导体材料，具有高频、高功率增益以及低噪声等特点，因而大量应用于无线通讯、光纤通讯、卫星通讯、毫米波雷达以及电子对抗等军事及民用领域。砷化镓PHEMT外延材料生产是整个砷化镓产业链中的重要一环，外延材料的质量直接决定了最后产品的重要性能。常规PHEMT外延材料大都采用In组分在0.25以下的InGaAs沟道，它具有与GaAs基材料失配小、材料生长技术成熟等优点，但沟道电子迁移率受到了局限。而随着无线通讯产品的普及以及功能的多样化，对砷化镓PHEMT外延材料的要求越来越高。MHEMT是PHEMT的一种变种，由于MHEMT缓冲层中应力得到释放，可以生长更高In组分，沟道电子迁移率更高，二维电子气浓度更高。提高沟道迁移率和沟道二维电子气浓度就可以有效提高砷化镓MHEMT器件的直流和射频性能,它包括跨导、开状态电阻、截止频率、噪声系数、射频增益以及功率转换效率等重要应用参数。MHEMT利用InAlAs为势垒层，需要采用和PHEMT不同的工艺，如果能设计一种MHEMT外延结构，使其拥有以上优异性能，同时可以利用PHEMT成熟工艺，意义重大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种实现超高电子迁移率的GaAs基MHEMT外延材料结构，以达到改善其器件的跨导、开状态电阻、截止频率、噪声系数、射频增益以及功率转换效率等重要应用参数的目的。由于采用了AlAs层作为势垒层，可以利用和PHEMT类似的工艺制作器件。

为达到上述目的，本实用新型采取以下的技术方案：一种带有AlAs腐蚀阻断层的GaAs基MHEMT外延材料结构，该结构包括GaAs半绝缘衬底、InAlAs缓冲层、InGaAs沟道层、InAlAs隔离层、平面掺杂层、InAlAs势垒层、AlAs势垒层兼腐蚀阻断层和InGaAs重掺杂帽层；在GaAs半绝缘衬底上依次生长InAlAs缓冲层、InGaAs沟道层、InAlAs隔离层、平面掺杂层、InAlAs势垒层、AlAs势垒层兼腐蚀阻断层、InGaAs重掺杂帽层。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：高In组分的InGaAs沟道能有效降低电子有效质量，加强对沟道二维电子气的限制，减少掺杂电离层对沟道电子的散射，从而大大提高沟道电子的室温迁移率，可由传统的6000cm²/v.s增加到10000cm²/v.s以上，从而为微波器件跨导、开状态电阻、截止频率、噪声系数、射频增益以及功率转换效率等参数的提高提供了一个优异的解决方案。

由于采用AlAs势垒层，栅工艺和钝化工艺可以采用类似PHEMT成熟工艺，器件制作过程容易控制。

附图说明

图1：一种带有AlAs腐蚀阻断层的GaAs基MHEMT外延材料结构。

图中：1、GaAs半绝缘衬底，2、InAlAs缓冲层，3、InGaAs沟道层，4、InAlAs隔离层，5、平面掺杂层，6、InAlAs势垒层，7、AlAs势垒层兼腐蚀阻断层，8、InGaAs重掺杂帽层。

具体实施方式