[发明专利]NPN型肖特基集电区AlGaN/GaN HBT器件及其制备方法

说明书

本发明公开了NPN型肖特基集电区AlGaN/GaN HBT器件及制备方法，从下往上依次包括：衬底、埋氧层、集电区、基区以及发射区，所述集电区包括下层的N型单晶硅层以及上层的TiSi₂层，所述基区包括P型GaN层，所述发射区包括N型AlGaN层以及位于其上的N型GaN帽层；所述N型单晶硅层上设有集电极，所述基区设有基极，所述GaN帽层上设有发射极。本发明接触界面特性好，可提高器件开关速度和截止频率，工艺简单且兼容现有硅基工艺。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及NPN型肖特基集电区AlGaN/GaN HBT器件及其制备方法。

背景技术

以硅(Si)和砷化镓(GaAs)为代表的传统半导体材料，其器件在抗辐射、高温、高压和高功率的要求下已逐渐不能满足现代电子技术的发展。宽禁带半导体GaN电子器件，可以应用在高温、高压、高频和恶劣的环境中，如雷达和无线通信的基站及卫星通信。

由于GaN的禁带宽度大、击穿电压高、电子饱和漂移速度高，具有优良的电学和光学特性以及良好的化学稳定性，使其在高频大功率、高温电子器件等方面倍受青睐。GaN异质结双极晶体管(HBT)具有高的电流增益。目前，据报道用于大功率通信和雷达的功率放大器的AlGaN/GaN NPN型HBT器件，其高温工作的温度可达到300℃，从而得到了国防、通信领域的广泛重视。

随着GaN器件技术的日渐成熟，越来越多的通信系统设备中会更多的使用GaNHBT，使系统的工作能力与可靠性都得到最大限度的提升：在军事方面，美国雷声公司正在研发基于GaN HBT的收发组件，以用于未来的军事雷达升级；在民用方面，GaN HBT对高频率和大功率的处理能力对于发展高级通信网络中的放大器和调制器以及其它关键器件都很重要。

然而现有技术中的GaN HBT器件，一方面受限于以蓝宝石和碳化硅(SiC)作为衬底的异质外延技术生长出的GaN单晶的位错密度较高，性能还不太令人满意，GaN HBT的直流电流增益仍比较小，工艺过程并不十分稳定；另一方面现有的HBT器件要进一步提高开关性能，需要在原有的基础上引入额外的工艺流程，不仅工艺流程变得更加复杂，生产成本也会随之上升，生产效率降低。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明公开了一种接触界面特性好、可提高器件开关速度和截止频率、工艺简单、兼容现有硅基工艺的NPN型肖特基集电区AlGaN/GaN HBT器件及其制备方法。

本发明的一个方面，NPN型肖特基集电区AlGaN/GaN HBT器件，从下往上依次包括：衬底、埋氧层、集电区、基区以及发射区，所述集电区包括下层的N型单晶硅层以及上层的金属硅化物层，所述基区包括P型GaN层，所述发射区包括N型AlGaN层以及位于其上的N型GaN帽层；所述N型单晶硅层上设有集电极，所述基区设有基极，所述GaN帽层上设有发射极；所述金属硅化物层中的金属硅化物是TiSi₂、CoSi₂、MoSi₂中的其中一种。

进一步地，所述P型GaN层与所述金属硅化物层之间设有第一本征GaN阻挡层，所述P型GaN层与所述N型AlGaN层之间设有第二本征GaN阻挡层，所述基极设置在所述第二本征GaN阻挡层上。

特别地，所述第一本征GaN阻挡层和第二本征GaN阻挡层的厚度为5～10nm。

进一步地，所述N型AlGaN层包括N型掺杂Al_xGa_1-xN层以及位于其上的N型掺杂Al_rGa_1-rN组分渐变层，在所述N型掺杂Al_rGa_1-rN组分渐变层中自下而上Al的摩尔组分r的大小从x渐变至0。