专利名称：一种高频高线性氮化镓高电子迁移率晶体管的制作方法
技术领域：
本实用新型属于微电子技术领域，涉及一种高频高线性氮化镓高电子迁移率晶体管。
背景技术：
随着无线通信的迅速发展，对微波放大器的性能要求越来越高，即要求高频、低噪 声、高功率、高效率和高线性度。在传统的通信系统中，低频下，硅器件占据着主要市场，在 微波毫米波频段砷化镓器件占据主导和支配地位。近年来随着工艺技术的发展，硅器件也 已经可以工作到毫米波频段，但是硅器件的低功率密度无法满足高功率器件的要求。能够 工作了微波毫米波频段的砷化镓器件，在高功率性能上也已经接近它的极限值。AlGaN/GaN HEMT器件由于其高击穿电压和高频性能使得它成为下一代无线基站及军事应用中功率放 大器具有潜力的器件，同时线性度和噪声性能上显示出的优势也受到人们的极大关注和研 允。 但常规的AlGaN/GaN HEMT仍然存在着器件的缓冲层隔离和线性度进一步提高问 题。大部分工作集中在器件制造技术和AlGaN势垒层上，通过对势垒层最佳化以及对缓冲 层晶体质量的改善来解决上述问题。但是器件整体性能并没有好转或者说是以牺牲某些特 性为代价。我们提出了一种新型的非掺杂复合沟道HEMT，并用实验方法证明了该器件较常 规结构的器件具有更好的线性度。采用非掺杂AlGaN作为势垒层，AlN作为隔离层，可以有 效降低散射，提高沟道内二维电子气的迁移率，表现在器件的特性上为器件频率的提高；通 过复合沟道的设置，次沟道对主沟道二维电子气中载流子在强电场下的屏蔽作用，器件线 性度提高；通过对外延层结构参数的改变，得到最佳优化外延层结构。
发明内容本实用新型的目的就是提供一种高线性度非掺杂外延层结构以及参数优化的氮 化镓高电子迁移率晶体管。 本实用新型器件包括基底，基底上依次外延生长有缓冲层、插入层、隔离层、势垒
层，晶体管的栅极、源极和漏极位于势垒层上。 所述的基底的材料为蓝宝石、硅或碳化硅； 所述的缓冲层为厚度是2.5iim的GaN; 所述的插入层为厚度是8nm的Al。.。4Ga。.96N ; 所述的隔离层为厚度是lnm A1N ;所述的势垒层为厚度是22nm非掺杂Al。.27Ga。.73N ; 所述的栅极金属为镍/金、源极金属为钛/铝/镍/金、漏极金属为钛/铝/镍/金。 本实用新型方法中各层的外延生长采用常规技术手段，本实用新型的发明点在于 器件的外延层结构以及各外延层的相关参数。[0013] 本实用新型通过改变器件的外延层结构，同时优化外延层结构的相关参数，使得 器件在工作时栅极电压在一定范围工作范围内器件的跨导变化很小，也即器件具有较高的 线性度和较高的特征频率。
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
—种非掺杂氮化镓高电子迁移率晶体管包括蓝宝石基底l，蓝宝石基底1上依次 外延生长有厚度为2. 5 ii m的GaN缓冲层2、厚度为8nm的Al。.。4Ga。.96N插入层3、厚度为lnm A1N隔离层4、厚度为22nm非掺杂的Al。.27Ga。.73N势垒层5。晶体管的栅极6、源极7和漏极 8位于势垒层5上，栅极金属为镍/金、源极金属为钛/铝/镍/金、漏极金属为钛/铝/镍/金。 实践表明，该种结构参数的氮化镓高电子迁移率晶体管工作时栅极电压在一定范 围工作范围内器件的跨导变化很小，器件具有较高的特征频率和线性度。
权利要求一种高频高线性氮化镓高电子迁移率晶体管，包括基底，其特征在于基底上依次外延生长有缓冲层、插入层、隔离层、势垒层，晶体管的栅极、源极和漏极位于势垒层上；所述的基底的材料为蓝宝石、硅或碳化硅；所述的缓冲层为厚度是2.5μm的GaN；所述的插入层为厚度是8nm的Al0.04Ga0.96N；所述的隔离层为厚度是1nm AlN；所述的势垒层为厚度是22nm非掺杂Al0.27Ga0.73N；所述的栅极金属为镍/金、源极金属为钛/铝/镍/金、漏极金属为钛/铝/镍/金。
专利摘要本实用新型涉及一种高频高线性氮化镓高电子迁移率晶体管。传统技术无法满足高功率器件的要求。本实用新型器件包括基底，基底上依次外延生长有缓冲层、插入层、隔离层、势垒层，晶体管的栅极、源极和漏极位于势垒层上。其中基底为蓝宝石、硅或碳化硅、缓冲层为GaN、插入层为Al0.04Ga0.96N、隔离层为AlN、势垒层为非掺杂Al0.27Ga0.73N、栅极金属为镍/金、源极金属为钛/铝/镍/金、漏极金属为钛/铝/镍/金。本实用新型通过改变器件的外延层结构，同时优化外延层结构的相关参数，使得器件在工作时栅极电压跨导变化很小，也即器件具有较高的线性度和较高的特征频率。
文档编号H01L29/778GK201478313SQ20092019076
公开日2010年5月19日 申请日期2009年8月6日 优先权日2009年8月6日
发明者周伟坚, 周肖鹏, 程知群, 胡莎 申请人:杭州电子科技大学