[发明专利]赝配高电子迁移率晶体管的外延材料及赝配高电子迁移率晶体管

说明书

本发明公开了一种赝配高电子迁移率晶体管的外延材料，选用半绝缘GaAs作为衬底层，在所述衬底层上依次逐层生长GaAs缓冲层、AlGaAs/GaAs超晶格层、未掺杂的AlGaAs层、第一掺杂层、第一AlGaAs隔离层、InGaAs沟道层、第二AlGaAs隔离层、第二掺杂层、AlGaAs势垒层、掺杂帽层，InGaAs沟道层包括依次逐层生长的第一InGaAs沟道层、第二InGaAs沟道层和第三InGaAs沟道层，第一InGaAs沟道层和第三InGaAs沟道层中的In组分均小于第二InGaAs沟道层中的In组分。本发明能够减少电子迁移率受界面散射的影响和降低中间InGaAs沟道层中由于晶格失配而产生晶体缺陷的风险。本发明还提供了一种具有上述外延材料的赝配高电子迁移率晶体管。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种赝配高电子迁移率晶体管的外延材料及赝配高电子迁移率晶体管。

背景技术

在赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)外延结构中，主要结构是在GaAs衬底上生长AlGaAs隔离层和InGaAs沟道层。为了获得更高的迁移率，提高器件的性能，目前常用的手段是提高InGaAs沟道层中的In组份，以此适度获得更高的迁移率。但是由于InGaAs与GaAs/AlGaAs材料体系晶格常数差别较大，而且In组分越高，两种材料之间的晶格失配越大，因此提高In组分生长InGaAs沟道时，在InGaAs 沟道层中容易发生弛豫，产生晶体缺陷，这些晶体缺陷会显著降低InGaAs沟道中的迁移率。为了避免InGaAs沟道层中弛豫和晶体缺陷的产生，通常需要降低 InGaAs层的厚度。但当InGaAs层较薄时，沟道层与其两侧隔离层之间界面处的界面散射会显著影响沟道层中的电子迁移率。

目前，生长赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)外延结构时，通常选择一个20％左右的组分作为InGaAs沟道层中的In组分，继续提高In组分时，因受到晶格失配、界面散射等因素的限制，无法继续显著提高沟道层中的电子迁移率以及 PHEMT器件的性能。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种赝配高电子迁移率晶体管的外延材料，至少能够解决目前技术中存在的部分问题。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供的一种赝配高电子迁移率晶体管的外延材料，选用半绝缘GaAs作为衬底层，在所述衬底层上依次逐层生长GaAs 缓冲层、AlGaAs/GaAs超晶格层、未掺杂的AlGaAs层、第一掺杂层、第一AlGaAs 隔离层、InGaAs沟道层、第二AlGaAs隔离层、第二掺杂层、AlGaAs势垒层、掺杂帽层，所述InGaAs沟道层包括依次逐层生长的第一InGaAs沟道层、第二 InGaAs沟道层和第三InGaAs沟道层，所述第一InGaAs沟道层和所述第三InGaAs 沟道层中的In组分均小于所述第二InGaAs沟道层中的In组分。

可选地或优选地，所述第一InGaAs沟道层和所述第三InGaAs沟道层中的 In组分相同。

可选地或优选地，所述第一InGaAs沟道层和所述第三InGaAs沟道层中的 In组分均为25％，所述第二InGaAs沟道中的In组分为35％。

可选地或优选地，所述第一InGaAs沟道层和所述第三InGaAs沟道层的厚度均小于所述第二InGaAs沟道层的厚度。

可选地或优选地，所述第一InGaAs沟道层和所述第三InGaAs沟道层的厚度相同。

可选地或优选地，所述第一InGaAs沟道层和所述第三InGaAs沟道层的厚度均为2nm，所述第二InGaAs沟道层的厚度为4nm。

可选地或优选地，所述第一掺杂层和所述第二掺杂层均为硅杂质掺杂。

第二方面，本发明提供了一种赝配高电子迁移率晶体管，包括晶体管主体，所述晶体管主体上设有第一方面中所述的外延材料。