赝配高迁移率晶体管、低噪声放大器及相关装置的制作方法

本申请涉及半导体器件，尤其涉及一种赝配高迁移率晶体管、低噪声放大器及相关装置。

背景技术：

1、如图1所示，在无线通信产品天线端的接收链路上，接收信号在经过低噪声放大器lna时，会与泄露进接收链路中的发射信号产生互调信号，进而产生互调失真(intermodulation distortion，imd)。这是由于lna的非线性特质造成的。其中，由于其三阶交调产物的频率与接收信号的频率十分接近，无法被接收链路中后续的滤波器所抑制，进而在链路上对接收信号产生干扰。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种赝配高迁移率晶体管phemt、低噪声放大器及相关装置，通过使在phemt的输出电流小于第一阈值时的所述沟道层的导带能级小于费米能级，进而提高小输出电流时phemt的线性度，进而降低由于lna非线性引起的交调失真。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种赝配高迁移率晶体管phemt，包括：

3、沟道层；

4、分别设置于所述沟道层两侧的下势垒层和上势垒层，所述下势垒层与所述沟道层连接；以及，

5、设置于所述沟道层和所述上势垒层之间的第一隔离层和第一掺杂层，所述第一隔离层用于隔离所述第一掺杂层和所述沟道层，所述第一掺杂层用于提供二维电子气；

6、其中，在所述phemt的输出电流小于第一阈值时的所述沟道层的导带能级小于费米能级。

7、上述phemt，通过该对沟道层的能级结构的调整时，使得在phemt的输出电流小于第一阈值时的所述沟道层的导带能级小于费米能级，进而提高小输出电流时phemt的线性度，进而降低由于lna非线性引起的交调失真。

8、在一种可能的实现中，所述下势垒层与所述沟道层直接连接。

9、上述phemt，通过去掉下掺杂层，以使沟道层的能级沿着厚度方向的梯度更小，使得在小电流工作时沟道层的导带能级均小于费米能级。

10、在一种可能的实现中，所述第一掺杂层为硅掺杂，掺杂浓度为3e12cm-2至5e12cm-2。

11、在一种可能的实现中，第一掺杂层的掺杂浓度还可以是5e12cm-2至6e12cm-2。

12、上述phemt，通过增大第一掺杂层的浓度，提高phemt的增益。

13、在一种可能的实现中，所述下势垒层与所述沟道层通过第二隔离层和第二掺杂层连接，所述第二隔离层用于隔离所述沟道层和所述第二掺杂层，所述第二掺杂层用于提供二维电子气。

14、上述phemt为双掺杂phemt，例如双δ掺杂phemt。

15、在一种可能的实现中，所述第一掺杂层的掺杂浓度为3.5e12cm-2至4.5e12cm-2，所述第二掺杂层的掺杂浓度为3e11cm-2至5e11cm-2。

16、在一种可能的实现中，所述第一掺杂层的掺杂浓度为4e12cm-2至6e12cm-2，所述第二掺杂层的掺杂浓度为2e8cm-2至3e11cm-2。

17、在一种可能的实现中，所述第一掺杂层的掺杂浓度与所述第二掺杂层的掺杂浓度之比大于预设值。

18、可选地，该预设值为大于6的正数，例如，为9、10、15、30、70、100、150等。

19、上述phemt，在总掺杂浓度不变或不降低的情况下，降低下掺杂层(第二掺杂层)的掺杂浓度或提高上掺杂层(第一掺杂层)与下掺杂层(第二掺杂层)的掺杂浓度的比值，以使沟道层的能级沿着厚度方向的梯度更小，使得在小电流工作时沟道层的导带能级均小于费米能级。

20、在一种可能的实现中，所述沟道层的厚度为15nm-20nm，或为18nm-20nm、或为20nm-25nm。例如，为18nm。

21、在一种可能的实现中，在所述phemt的输出电流小于第二阈值时的所述沟道层的导带能级沿厚度方向大致下降。

22、上述phemt，通过增大沟道层的厚度，避免器件在工作时沟道层下方电子的积累，使得电子分布更均匀，从而提高phemt的线性度。

23、在一种可能的实现中，phemt还包括：帽层、源极、漏极和栅极；其中，所述帽层设置于所述上势垒层背离所述沟道层的一侧并开设通孔，用于提供欧姆接触；所述栅极设置于所述通孔内；所述源极和所述漏极均设置于所述帽层背离所述上势垒层的一侧且分别位于所述通孔的两侧。

24、在一种可能的实现中，还包括：所述沟道层的材料为砷化铟镓；所述上势垒层或所述下势垒层或所述隔离层为砷化铝镓。

25、第二方面，本申请实施例还提供了一种低噪声放大器，包括：如第一方面或第一方面任意一种可能的实现所述的phemt。

26、第三方面，本申请实施例还提供了一种射频电路，包括：如第二方面所述的低噪声放大器。

27、第四方面，本申请实施例还提供了一种射频芯片，包括：如第一方面或第一方面任意一种可能的实现所述的phemt、如第二方面所述的低噪声放大器，如第三方面所述的射频电路中的至少一种。

28、第五方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，其特征在于，包括：如第一方面或第一方面任意一种可能的实现所述的phemt、如第二方面所述的低噪声放大器，如第三方面所述的射频电路和如第四方面所述的射频芯片中的至少一种。

技术特征：

1.一种赝配高迁移率晶体管phemt，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的phemt，其特征在于，所述下势垒层与所述沟道层直接连接。

3.根据权利要求2所述的phemt，其特征在于，所述第一掺杂层为硅掺杂，掺杂浓度为3e12cm-2至5e12cm-2。

4.根据权利要求1所述的phemt，其特征在于，所述下势垒层与所述沟道层通过第二隔离层和第二掺杂层连接，所述第二隔离层用于隔离所述沟道层和所述第二掺杂层，所述第二掺杂层用于提供二维电子气。

5.根据权利要求4所述的phemt，其特征在于，所述第一掺杂层的掺杂浓度为3.5e12cm-2至4.5e12cm-2，所述第二掺杂层的掺杂浓度为3e11cm-2至5e11cm-2。

6.根据权利要求4所述的phemt，其特征在于，所述第一掺杂层的掺杂浓度与所述第二掺杂层的掺杂浓度之比大于预设值。

7.根据权利要求6所述的phemt，其特征在于，所述预设值大于9。

8.根据权利要求4-7任一项所述的phemt，其特征在于，所述第一掺杂层的浓度和所述第二掺杂层的浓度的取值使得所述phemt在开启状态时所述沟道层的导带能级低于费米能级。

9.根据权利要求1-7任一项所述的phemt，其特征在于，所述沟道层的厚度为15nm-20nm。

10.根据权利要求8所述的phemt，其特征在于，所述沟道层的厚度为15nm-20nm。

11.根据权利要求1-7和10任一项所述的phemt，其特征在于，在所述phemt的输出电流小于第二阈值时的所述沟道层的导带能级沿厚度方向大致下降。

12.根据权利要求8所述的phemt，其特征在于，在所述phemt的输出电流小于第二阈值时的所述沟道层的导带能级沿厚度方向大致下降。

13.根据权利要求9所述的phemt，其特征在于，在所述phemt的输出电流小于第二阈值时的所述沟道层的导带能级沿厚度方向大致下降。

14.根据权利要求1-7、10和12-13任意一项所述的phemt，其特征在于，还包括：帽层、源极、漏极和栅极；其中，所述帽层设置于所述上势垒层背离所述沟道层的一侧并开设通孔，用于提供欧姆接触；所述栅极设置于所述通孔内；所述源极和所述漏极均设置于所述帽层背离所述上势垒层的一侧且分别位于所述通孔的两侧。

15.根据权利要求1-7任意一项所述的phemt，其特征在于，还包括：所述沟道层的材料为砷化铟镓；所述上势垒层或所述下势垒层或所述隔离层为砷化铝镓。

16.一种低噪声放大器，其特征在于，包括：如权利要求1-15任意一项所述的phemt。

17.一种射频电路，其特征在于，包括：如权利要求16所述的低噪声放大器。

18.一种射频芯片，其特征在于，包括：如权利要求1-15任意一项所述的phemt、如权利要求16所述的低噪声放大器和如权利要求14所述的射频电路中的至少一种。

19.一种电子设备，其特征在于，包括：如权利要求1-15任意一项所述的phemt、如权利要求16所述的低噪声放大器、如权利要求17所述的射频电路和如权利要求18所述的射频芯片中的至少一种。

技术总结
本申请提供了一种赝配高迁移率晶体管PHEMT、低噪声放大器及相关装置，PHEMT包括：沟道层，分别设置于所述沟道层两侧的下势垒层和上势垒层，所述下势垒层与所述沟道层连接；以及，设置于所述沟道层和所述上势垒层之间的第一隔离层和第一掺杂层，所述第一隔离层用于隔离所述第一掺杂层和所述沟道层，所述第一掺杂层用于提供二维电子气，其中，在PHEMT的输出电流小于第一阈值时的所述沟道层的导带能级小于费米能级，以提高小输出电流时PHEMT的线性度，进而降低由于LNA非线性引起的交调失真。

技术研发人员：于明朗,滕腾,叶键伟,余杰,周小敏,徐煜思
受保护的技术使用者：华为技术有限公司
技术研发日：20221206
技术公布日：2024/1/12