凹槽中形成周期性局部的高介电常数结区，从而能够在不改变器件工艺和在不影响器件性能的情况下提高栅漏击穿电压。
[0027]请结合参见图2至图6，本发明实施例还提供一种GaAs基pHEMT器件的制备方法。该制备方法包括以下步骤:
[0028]步骤1:在GaAs衬底上由下而上依次形成缓冲层、第一 AlGaAs势皇层、InGaAs沟道层、第二 AlGaAs势皇层和N+-GaAs层，并在N+-GaAs层上形成源极和漏极，其中，第一AlGaAs势皇层与InGaAs沟道层以及第二 AlGaAs势皇层与InGaAs沟道层形成二维电子气。
[0029]其中，参见图2，GaAs衬底10、缓冲层20、第一 AlGaAs势皇层30、InGaAs沟道层40、第二 AlGaAs势皇层50和N+-GaAs层60为依次层叠的结构。栅极S和漏极D分别位于N+-GaAs层60上方两侧。在本实施例中，第一 AlGaAs势皇层30与InGaAs沟道层40之间以及第二 AlGaAs势皇层50与InGaAs沟道层40之间通过进行δ -Si掺杂在InGaAs沟道层40中形成二维电子气31、51。具体来说，二维电子气31、51是通过进行δ-Si掺杂的电子转移形成的，并且二维电子气31、51处于InGaAs沟道层40中分别靠近第一 AlGaAs势皇层30和第二 AlGaAs势皇层50的位置。
[0030]第二AlGaAs势皇层 50 中 AlGaAs 的化学式为AlxGai_xAs，其中，X为O ?0.5ο InGaAs沟道层40中InGaAs的化学式为InYGaHAs，其中，Y为O?0.5。
[0031]步骤2:在N+-GaAs层上涂布覆盖N+-GaAs层、源极和漏极的光刻胶，并在光刻胶上蚀刻出露出N+-GaAs层的预定区域。
[0032]其中，如图3所示，在N+-GaAs层60上涂布光刻胶100后，经过光刻、显影等工序后，形成预定区域110。
[0033]步骤3:对预定区域中的N+-GaAs层进行蚀刻，在源极与漏极之间的N+-GaAs层上形成露出第二 AlGaAs势皇层的凹槽。
[0034]其中，如图4所示，对预定区域110中的N+-GaAs层60进行蚀刻、显影等工序后，在N+-GaAs层60上形成露出第二 AlGaAs势皇层50的凹槽70。而光刻胶100被去除。
[0035]步骤4:在N+-GaAs层上再次涂布覆盖N+-GaAs层、源极、漏极和第二 AlGaAs势皇层的光刻胶，并在光刻胶上蚀刻出离子注入区域。
[0036]其中，如图5所示，在N+-GaAs层60上涂布光刻胶120后，经过光刻、显影等工序后，形成至少一个离子注入区域130。
[0037]步骤5:在离子注入区域注入离子后，去除光刻胶并通过快速退火形成高介电常数结区，高介电常数结区从第二 AlGaAs势皇层的上表面嵌入延伸至第二 AlGaAs势皇层内部。
[0038]其中，如图6所示，对离子注入区域130进行离子注入后，去除光刻胶120并快速退火后高介电常数结区80。高介电常数结区80的数量与离子注入区域130的数量相同。在本实施例中个，注入的离子包括O元素、Ar元素或N元素等。高介电常数结区80的横向宽度大于或等于200nm，深度小于第二 AlGaAs势皇层50的厚度。
[0039]步骤6:在凹槽中的第二 AlGaAs势皇层上形成栅极，其中，源极到栅极的距离等于漏极到栅极的距离，栅极与漏极之间的凹槽横向宽度大于栅极与源极之间的凹槽横向宽度。
[0040]其中，形成栅极G后，即得到如图1所示的GaAs基pHEMT器件。
[0041 ] 通过上述方式，本发明实施例的GaAs基pHEMT器件及其制备方法通过在栅极和漏极之间的凹槽中注入离子形成高介电常数结区以及选择凹槽相对源极和漏极的位置，从而能够在不影响器件性能的情况下提高栅漏击穿电压，对沟道二维电子气浓度的影响很小，工艺难度低，工艺简单且容易实现，并且无需改变现有的工艺流程。
[0042]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种GaAs基pHEMT器件，其特征在于，包括由下至上依次层叠的GaAs衬底、缓冲层、第一 AlGaAs势皇层、InGaAs沟道层、第二 AlGaAs势皇层和N+-GaAs层，所述第一 AlGaAs势皇层与所述InGaAs沟道层以及所述第二 AlGaAs势皇层与所述InGaAs沟道层形成二维电子气，所述N+-GaAs层上形成有源极和漏极，所述源极与所述漏极之间的所述N+-GaAs层上设有露出所述第二 AlGaAs势皇层的凹槽，所述凹槽中的所述第二 AlGaAs势皇层上形成有栅极，所述栅极与所述漏极之间的凹槽中设有至少一个通过注入离子形成的高介电常数结区，所述高介电常数结区从第二 AlGaAs势皇层的上表面嵌入延伸至第二 AlGaAs势皇层内部，其中，所述源极到所述栅极的距离等于所述漏极到所述栅极的距离，所述栅极与所述漏极之间的凹槽横向宽度大于所述栅极与所述源极之间的凹槽横向宽度。2.根据权利要求1所述的GaAs基pHEMT器件，其特征在于，所述注入的离子包括O元素、Ar元素或N元素。3.根据权利要求2所述的GaAs基pHEMT器件，其特征在于，所述高介电常数结区的横向宽度大于或等于200nm，深度小于所述第二 AlGaAs势皇层的厚度。4.根据权利要求1至3任一项所述的GaAs基pHEMT器件，其特征在于，所述第二AlGaAs势皇层中AlGaAs的化学式为AlxGa^xAs,其中，X为O?0.5。5.根据权利要求1至3任一项所述的GaAs基pHEMT器件，其特征在于，所述InGaAs沟道层中InGaAs的化学式为IriYGanAs，其中，Y为O?0.5。6.根据权利要求1所述的GaAs基pHEMT器件，其特征在于，所述第一AlGaAs势皇层与所述InGaAs沟道层之间以及所述第二 AlGaAs势皇层与所述InGaAs沟道层之间通过进行δ -Si掺杂在所述InGaAs沟道层中形成二维电子气。7.一种GaAs基pHEMT器件的制备方法，其特征在于，包括: 在GaAs衬底上由下而上依次形成缓冲层、第一 AlGaAs势皇层、InGaAs沟道层、第二 AlGaAs势皇层和N+-GaAs层，并在所述N+-GaAs层上形成源极和漏极，其中，所述第一AlGaAs势皇层与所述InGaAs沟道层以及所述第二 AlGaAs势皇层与所述InGaAs沟道层形成二维电子气； 在所述N+-GaAs层上涂布覆盖所述N+-GaAs层、源极和漏极的光刻胶，并在所述光刻胶上蚀刻出露出所述N+-GaAs层的预定区域； 对所述预定区域中的N+-GaAs层进行蚀刻，在所述源极与所述漏极之间的所述N+-GaAs层上形成露出所述第二 AlGaAs势皇层的凹槽； 在所述N+-GaAs层上再次涂布覆盖所述N+-GaAs层、源极、漏极和所述第二 AlGaAs势皇层的光刻胶，并在所述光刻胶上蚀刻出离子注入区域； 在所述离子注入区域注入离子后，去除光刻胶并通过快速退火形成高介电常数结区，所述高介电常数结区从第二 AlGaAs势皇层的上表面嵌入延伸至第二 AlGaAs势皇层内部； 在所述凹槽中的所述第二 AlGaAs势皇层上形成栅极，其中，所述源极到所述栅极的距离等于所述漏极到所述栅极的距离，所述栅极与所述漏极之间的凹槽横向宽度大于所述栅极与所述源极之间的凹槽横向宽度。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述注入的离子包括O元素、Ar元素或N元素。9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第二AlGaAs势皇层中AlGaAs的化学式为AlxGai_xAs，其中，X为O?0.5 ;所述InGaAs沟道层中InGaAs的化学式为IriYGanAs，其中，Y 为 O ?0.5。10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一 AlGaAs势皇层与所述InGaAs沟道层之间以及所述第二 AlGaAs势皇层与所述InGaAs沟道层之间通过进行δ -Si掺杂在所述InGaAs沟道层中形成二维电子气。
【专利摘要】本发明提供了一种GaAs基pHEMT器件及其制备方法。该器件包括由下至上依次层叠的GaAs衬底、缓冲层、第一AlGaAs势垒层、InGaAs沟道层、第二AlGaAs势垒层和N+-GaAs层，沟道层与两个势垒层分别形成二维电子气，N+-GaAs层上形成有源极和漏极，源极与漏极之间设有露出第二AlGaAs势垒层的凹槽，凹槽中形成有栅极，栅极与漏极之间的凹槽中设有高介电常数结区，高介电常数结区从第二AlGaAs势垒层的上表面嵌入延伸至内部，其中，源极到栅极的距离等于漏极到栅极的距离，栅极与漏极之间的凹槽横向宽度大于栅极与源极之间的凹槽横向宽度。本发明能够在不影响器件性能的情况下提高栅漏击穿电压。
【IPC分类】H01L29/778, H01L29/41, H01L21/335, H01L29/20, H01L21/266
【公开号】CN104966732
【申请号】CN201510447918
【发明人】陈一峰
【申请人】成都嘉石科技有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月28日