[发明专利]Δ-掺杂量子阱场效应晶体管的制作方法

说明书

本发明涉及一种可广泛用于高速集成电路及高频电路的△-掺杂量子阱场效应晶体管的制作工艺方法，特别涉及一种采用有机金属化学汽相淀积工艺（MOCVD）制作的△-掺杂量子阱场效应晶体管的制作方法，从而可得到一种经济实用的GaAs/AlGaAs△-掺杂量子阱场效应晶体管。

通常，高速GaAs/AlGaAs△-掺杂量子阱场效应晶体管是采用分子束外延工艺（MBE）制作的。日本特许出愿号昭61-276269公开了一种此类GaAs/AlGaAs△-掺杂量子阱场效应晶体管，它是采用分子束外延工艺形成的。按该现有技术，△-掺杂量子阱是形成在非沟道区上的，而掺杂的GaAs是用在栅极上的。在场效应晶体管中采用这种结构，不仅降低了其击穿电压，而且也不可能得到其它的优良特性。

另一现有技术的实例是A.Ishibashi等人的GaAs场效应晶体管，公开在Electronics    Letters上，Vol.24，No.16，PP1034，Au-gust    1988。该GaAs场效应晶体管设置了一长度为0.15μm的栅，得到最大本征跨导为400ms/mm，其水平相对较高。

另外一个现有技术的实例是E.F.Schubert等人提出的场效应晶体管，公开在IEEE上，Vol.33，No5，PP625，May1986。根据他们的方案，分子束外延工艺是这样进行的，让GaAs的掺杂得以形成一种符合Dirac    δ函数的电子浓度分布，由此形成一种场效层晶体管。在此情况下，可以得到一种高二维电子气（2    DEG），高击穿电压和高非本征跨导，因而能获得一种高性能的器件。

再一个现有技术的实例是W.P.Hong等人的场效应晶体管，公开在IEEE上，Vol.37，No.8，PP1924-1926，August 1990分子束外延工艺被用来形成此种晶体管，当覆盖层为300，栅长为1.3μm时，可获得最大跨导为160ms/mm、栅电压摆幅为2.1V、最大漏极电流为420mA/mm。

然而，按上述常规技术，GaAs/AlGaAs量子阱场效应晶体管大多数是采用分子束外延工艺形成的，但是若要实施分子束外延工艺，则必须提供低于10^-11乇的超高真空。结果就会使得制作工艺的生产率和经济实效下降。

本发明旨在克服常规技述中的上述不足之处。

所以，本发明的目的在于提供一种用于高速和高频电路的GaAs/AlGaAs△-掺杂量子阱场效应晶体管的制作工艺方法，按此法，采用一种可易于推广实际应用的有机金属化学汽相淀积工艺，由此，得到比常规GaAs/AlGaAs量子阱场效应晶体管性能更好的特性。

根据本发明，GaAs/AlGaAs晶体的生长是在650-750℃温度范围内进行的，所以△-掺杂分布不会变宽，而形成高质量晶体。

若结晶温度低于650℃，则不能制成高质量晶体;但若超过750℃，则掺杂分布将变宽，那就不适宜用于电子器件。

同时，量子阱的厚度最好处于100-200的范围内。若量子阱的厚度薄于100A，则会恶化对载流子的约束，而若厚于200，其量子效应就会被减弱。

AlGaAs覆盖层的厚度应为100-500，在此情况下，△-掺杂分布的弥散可被减至最小，从而获得最大的跨导。若覆盖层的厚度薄于100，会出现遂道效应，器件的特性将被劣化。同时，若厚于500，虽然栅与沟道间的距离可通过开槽工艺加以调整，却使源-漏电阻增大，且使掺杂分布变宽，因而降低了器件的特性。

在△-掺杂期间，用N型杂质，如SiH₄或SiH₆使GaAs层内硅的掺杂范围做成2-7×10¹²/cm³。在Si掺杂期间，掺杂剂电子浓度是靠控制SiH₄或Si₂H₆的掺杂时间来调整的，而且，其界面应是突变的，其厚度必须是可调整的。

上述的本发明的目的及其它的优点，将通过参考附图，对本发明的优选实施例的详细描述而变得更加明显。

图1是表示依照本发明的场效应晶体管的垂直剖视图。

图2是表示依照本发明的场效应晶体管电管与漏-源电压的关系特性曲线图。

图3是表示依照本发明的场效应晶体管非本征跨导及漏极电流测量值与栅电压的关系曲线图。

图4是表示依照本发明制作的肖特基（Schottky）二极管的电压一电流特性曲线图。