【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于半導體器件，具體涉及一種氮極性gaasn/alpn異質結的hemt器件及其生長方法。
技術介紹
1、如今，商用的基于氮化鎵(gan)的器件包括發光二極管(led)、激光二極管(ld)和高電子遷移率晶體管(hemt)主要在鎵極性氮化鎵上制造，因為鎵極性面材料易于實現高質量生長和低的背景載流子濃度。由于纖鋅礦iii族氮化物材料不存在反演對稱性，氮極性hemt器件中的極化感應電場與鎵極性相反，從而提供了鎵極性中無法獲得的關鍵特性。在氮極性hemt器件中，二維電子氣(2deg)形成在較大帶隙勢壘層的上方而不是下方。與傳統鎵極性結構相比，氮極性hemt器件的這一獨特特征為未來高功率高頻放大應用提供了以下優勢：(i)氮極性hemt器件中的勢壘層提供了天然的背勢壘，能提高二維電子氣限域性，從而改善器件的輸出電阻和夾斷特性；(ii)與鎵極性hemt器件結構中的較大帶隙勢壘材料相反，歐姆接觸形成在氮極性hemt器件結構中的較小帶隙溝道材料上，因此，氮極性設計可降低接觸電阻；(iii)對于柵極和二維電子氣界面之間采用相同的物理隔離，氮極性hemt器件中二維電子氣更靠近柵極，從而實現更好的柵極控制。
2、目前，在高頻、高功率和低噪聲領域，氮極性gan/algan結構hemt器件已經取得了顯著的研究進展。然而，這些器件在發展過程中仍面臨著一系列挑戰。為了提升氮極性gan/algan?hemt器件的頻率特性，需進一步減小柵長，但隨之而來的短溝道效應等不利因素會降低柵長縮短所帶來的正向作用。為改善此問題，工程上通過提升縱橫比(柵長
技術實現思路
1、為了解決現有技術中存在的上述問題，本專利技術提供了一種氮極性gaasn/alpn異質結的hemt器件及其生長方法。本專利技術要解決的技術問題通過以下技術方案實現：
2、本專利技術實施例提供了一種氮極性gaasn/alpn異質結的hemt器件，包括：襯底層、成核層、緩沖層、alpn背勢壘層、插入層、gaasn溝道層、帽層、絕緣柵介質層、源電極、漏電極和柵電極，其中，
3、所述襯底層、所述成核層、所述緩沖層、所述alpn背勢壘層、所述插入層、所述gaasn溝道層依次層疊；
4、所述源電極位于所述gaasn溝道層的一端，所述漏電極位于所述gaasn溝道層的另一端；
5、所述帽層位于所述源電極和所述漏電極之間的所述gaasn溝道層表面；所述絕緣柵介質層位于所述帽層的表面；所述柵電極位于所述絕緣柵介質層的表面；
6、所述成核層、所述緩沖層、所述alpn背勢壘層、所述插入層、所述gaasn溝道層、所述帽層的極性均為氮極性。
7、在本專利技術的一個實施例中，所述襯底層的材料包括藍寶石、碳化硅、硅、氮化鎵、氮化鋁、金剛石中的一種或多種；
8、所述成核層包括aln層或者aln/algan超晶格的復合層，所述成核層的厚度為10～100nm；
9、所述緩沖層的材料包括gan，厚度為0.5～5μm；
10、所述插入層的材料包括aln，厚度為0.7～2nm；
11、所述帽層的材料包括gan，厚度為3～10nm；
12、所述絕緣柵介質層的材料包括sin、al2o3、hfo2中的一種或多種，厚度為3～25nm。
13、在本專利技術的一個實施例中，所述alpn背勢壘層的厚度為1～500nm。
14、在本專利技術的一個實施例中，所述gaasn溝道層的厚度為1～500nm。
15、本專利技術的另一個實施例提供了一種氮極性gaasn/alpn異質結的hemt器件的生長方法，包括步驟：
16、在氨氣氛圍下對襯底層進行氮化處理；
17、在所述襯底層上依次淀積氮極性的成核層、緩沖層、alpn背勢壘層、插入層、gaasn溝道層和帽層；
18、刻蝕掉源電極歐姆接觸區域和漏電極歐姆接觸區域的所述帽層，其中，所述源電極歐姆接觸區域位于所述gaasn溝道層的一端，所述漏電極歐姆接觸區域位于所述gaasn溝道層的另一端；
19、在所述源電極歐姆接觸區域和所述漏電極歐姆接觸區域分別制作源電極和漏電極；
20、在所述源電極和所述漏電極之間的所述gaasn溝道層上生長絕緣柵介質層；
21、在所述絕緣柵介質層上制備柵電極。
22、在本專利技術的一個實施例中，在所述襯底層上依次淀積氮極性的成核層、緩沖層、alpn背勢壘層、插入層、gaasn溝道層和帽層，包括：
23、利用金屬有機化合物化學氣相淀積技術或者分子束外延技術，在所述襯底層上依次淀積氮極性的成核層、緩沖層、alpn背勢壘層、插入層、gaasn溝道層和帽層。
24、在本專利技術的一個實施例中，利用金屬有機化合物化學氣相淀積技術淀積alpn背勢壘層的工藝條件包括：反應腔溫度為900～1400℃，壓強為100～300torr，氮源、鋁源、磷源分別采用氨氣、三甲基鋁和叔丁基膦，氨氣流量為1000～40000sccm，三甲基鋁流量為10～1000sccm，叔丁基膦流量為10～500sccm。
25、在本專利技術的一個實施例中，所述alpn背勢壘層的厚度為1～500nm。
26、在本專利技術的一個實施例中，利用金屬有機化合物化學氣相淀積技術淀積gaasn溝道層的工藝條件包括：反應腔溫度為900～1400℃，壓強為100～300torr，氮源、鎵源、砷源分別采用氨氣、三甲基鎵和砷烷，氨氣流量為1000～40000sccm，三甲基鎵流量為10～1000sccm，砷烷流量為10～500sccm。
27、在本專利技術的一個實施例中，所述gaasn溝道層的厚度為1～500nm。
28、與現有技術相比，本專利技術的有益效果：
29、本專利技術的hemt器件中，氮極性的alpn能夠在內建電場的作用下為溝道區域提供更高濃度的電子，可以確保電子在溝道區域有良好的限域性的同時，提供更高的二維電子氣面密度；而gaasn溝道層具有更高的電子遷移率和更小的禁帶寬度，高電子遷移率意味著電子可以在器件中更快速地移動，從而顯著提高器件的響應速度和工作效率，較小的禁帶寬度有助于降低器件的工作電壓和功耗，同時也有助于制備具有更小歐姆接觸電阻的接觸，從而優化整體器件性能；因此，由氮極性的alpn背勢壘層和氮極性的g本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種氮極性GaAsN/AlPN異質結的HEMT器件，其特征在于，包括：襯底層(1)、成核層(2)、緩沖層(3)、AlPN背勢壘層(4)、插入層(5)、GaAsN溝道層(6)、帽層(7)、絕緣柵介質層(8)、源電極(9)、漏電極(10)和柵電極(11)，其中，
2.根據權利要求1所述的氮極性GaAsN/AlPN異質結的HEMT器件，其特征在于，所述襯底層(1)的材料包括藍寶石、碳化硅、硅、氮化鎵、氮化鋁、金剛石中的一種或多種；
3.根據權利要求1所述的氮極性GaAsN/AlPN異質結的HEMT器件，其特征在于，所述AlPN背勢壘層(4)的厚度為1～500nm。
4.根據權利要求1所述的氮極性GaAsN/AlPN異質結的HEMT器件，其特征在于，所述GaAsN溝道層(6)的厚度為1～500nm。
5.一種氮極性GaAsN/AlPN異質結的HEMT器件的生長方法，其特征在于，包括步驟：
6.根據權利要求5所述的氮極性GaAsN/AlPN異質結的HEMT器件的生長方法，其特征在于，在所述襯底層(1)上依次淀積氮極性的成核層(
7.根據權利要求6所述的氮極性GaAsN/AlPN異質結的HEMT器件的生長方法，其特征在于，利用金屬有機化合物化學氣相淀積技術淀積AlPN背勢壘層(4)的工藝條件包括：反應腔溫度為900～1400℃，壓強為100～300Torr，氮源、鋁源、磷源分別采用氨氣、三甲基鋁和叔丁基膦，氨氣流量為1000～40000sccm，三甲基鋁流量為10～1000sccm，叔丁基膦流量為10～500sccm。
8.根據權利要求5所述的氮極性GaAsN/AlPN異質結的HEMT器件的生長方法，其特征在于，所述AlPN背勢壘層(4)的厚度為1～500nm。
9.根據權利要求6所述的氮極性GaAsN/AlPN異質結的HEMT器件的生長方法，其特征在于，利用金屬有機化合物化學氣相淀積技術淀積GaAsN溝道層(6)的工藝條件包括：反應腔溫度為900～1400℃，壓強為100～300Torr，氮源、鎵源、砷源分別采用氨氣、三甲基鎵和砷烷，氨氣流量為1000～40000sccm，三甲基鎵流量為10～1000sccm，砷烷流量為10～500sccm。
10.根據權利要求5所述的氮極性GaAsN/AlPN異質結的HEMT器件的生長方法，其特征在于，所述GaAsN溝道層(6)的厚度為1～500nm。
...【技術特征摘要】
1.一種氮極性gaasn/alpn異質結的hemt器件，其特征在于，包括：襯底層(1)、成核層(2)、緩沖層(3)、alpn背勢壘層(4)、插入層(5)、gaasn溝道層(6)、帽層(7)、絕緣柵介質層(8)、源電極(9)、漏電極(10)和柵電極(11)，其中，
2.根據權利要求1所述的氮極性gaasn/alpn異質結的hemt器件，其特征在于，所述襯底層(1)的材料包括藍寶石、碳化硅、硅、氮化鎵、氮化鋁、金剛石中的一種或多種；
3.根據權利要求1所述的氮極性gaasn/alpn異質結的hemt器件，其特征在于，所述alpn背勢壘層(4)的厚度為1～500nm。
4.根據權利要求1所述的氮極性gaasn/alpn異質結的hemt器件，其特征在于，所述gaasn溝道層(6)的厚度為1～500nm。
5.一種氮極性gaasn/alpn異質結的hemt器件的生長方法，其特征在于，包括步驟：
6.根據權利要求5所述的氮極性gaasn/alpn異質結的hemt器件的生長方法，其特征在于，在所述襯底層(1)上依次淀積氮極性的成核層(2)、緩沖層(3)、alpn背勢壘層(4)、插入層(5)、gaasn溝道層(6)和帽層(7)，包括：
7....
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃永，何祺偉，張雅超，龔子剛，董栩婷，陳財，邵語嫣，
申請(專利權)人：西安電子科技大學蕪湖研究院，
類型：發明
國別省市：
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