【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一种具有应力管理层的高电子迁移率晶体管，特别地但不限于适用于5g基站应用。
技术介绍
1、高电子迁移率晶体管(hemt)已知用于无线通信应用。hemt用作具有高增益的高速数字开关。随着需求的增加，期望在较大的基板晶片上生长的hemt，这暴露了较大的弯曲和翘曲的趋势，并且可能导致后续的制造和处理中的困难，并且在生长在晶片上的器件之间引入不均匀性。
技术实现思路
1、本专利技术的hemt试图通过提供应力管理层来解决这个问题。
2、本专利技术提供了一种高电子迁移率晶体管，包括：碳化硅基板；具有第一晶格常数的成核层；具有第二晶格常数的后阻挡层；沟道层；在沟道层中形成二维电子气(2deg)的前阻挡层；以及具有第三晶格常数的应力管理层，所述第三晶格常数大于第一晶格常数和第二晶格常数，其中应力管理层位于成核层和后阻挡层之间。第二晶格常数是后阻挡层中的最大晶格常数。第三晶格常数是应力管理层中的最小晶格常数。
3、具有比成核层和后阻挡层大的晶格常数的应力管理层是有利的，因为它导致用于后续层的生长的更平坦的上表面，因此导致更均匀的晶片。有利的是，更均匀的晶片导致来自单个晶片的hemt器件之间的均匀性，因此性能更可预测。此外，减少晶片的弯曲和/或翘曲导致给定尺寸的基板晶片的较高的良率(可用的器件)。
4、应力管理层可以耗尽电荷载流子。应力管理层可以耗尽所有电荷载流子。因此，它可以是部分耗尽或完全耗尽电荷载流子。有利的是，这样的层不将导电性引入到器件中，并因此不产生寄生
5、后阻挡层可以包括氮化铝镓或氮化铟铝。有利的是，该层为hemt的2deg提供载流子限制，并最小化寄生电荷载流子泄漏。
6、后阻挡层的至少一部分可以包括alxga1-xn，其中x小于4％。常规的algan hemt通常具有约4％的al含量。后阻挡层的至少一部分可以包括alxga1-xn，其中x小于1％。有利的是，这样的低al含量适用于较宽的频段。
7、后阻挡层可以包括alxga1-xn的分级组成。有利的是，晶格常数可以通过该层进行调整以更好地匹配相邻的层。有利的是，缺陷因此减少。后阻挡层的组成可以逐步或连续地分级。
8、在组成中，x可以在与应力管理层相邻时为最大，并且x可以在与沟道层相邻时比在与应力管理层相邻时低。因此，al含量可以通过该层在垂直的生长方向上减少。替代地，x可以在与沟道层相邻时为最大，并且x可以在与应力管理层相邻时比在与沟道层相邻时低。因此，al含量可以通过该层在垂直的生长方向上增加。替代地，x可以在通过该层的中间点处为最大，并且在与应力管理层和沟道层两者相邻时较低。x的值可以在与沟道层和应力管理层相邻时相同，或可以是不同的。有利的是，层之间的晶格失配可以通过对后阻挡层的组成进行分级来管理。
9、应力管理层可以包括inxalyga1-x-yn，其中对于y>0，x>0。有利的是，通过选择x和y，这种组成的晶格常数可以大于后阻挡层和成核层的晶格常数，这减少后阻挡层和器件中的应力。应力管理层可以包括氮化镓，即x＝y＝0。有利的是，gan的晶格常数比用于成核层的典型材料的aln大，并且gan的晶格常数比具有低al含量的algan大。
10、应力管理层在生长方向-即，垂直地或垂直于基板平面的方向上的厚度可以在1nm与200nm之间。应力管理层可以是1nm至20nm厚。它可以是10nm至20nm厚。后阻挡层在生长方向-即，垂直地或垂直于基板平面的方向上的厚度可以在0.1μm至10μm之间。有利的是，与后阻挡层相比，应力管理层薄。因此，它不会明显改变hemt的厚度。
11、应力管理层可以包括具有不同组成和/或构成元素的两个或更多个子层。应力管理层可以包括第一子层和第二子层的交替堆叠，第一子层和第二子层具有彼此不同的组成和/或构成元素。有利的是，子层可以被选择为具有不同的晶格常数，以减少成核层和应力管理层之间以及应力管理层和后阻挡层之间的晶格失配，同时获得应力缓解效果。
12、前阻挡层可以包括alingan，其带隙比沟道层大并且极化程度更高。前阻挡层可以包括alxinyga1-x-yn，其中0<x≤0.18并且y＝4.662*x。前阻挡层可以包括alxgan，其中x≥15％。前阻挡层的组成被选择为使得其带隙大于沟道层的带隙。有利的是，相对高的al含量在沟道层中形成二维电子气(2deg)。
13、在沟道层和前阻挡层之间可以存在间隔层。有利的是，间隔层改善了沟道层中的电子迁移率。
14、可以存在位于、生长在前阻挡层上的覆盖层。有利的是，覆盖层稳定hemt的表面并控制栅极接触的肖特基势垒高度。
15、本专利技术还提供了一种制造高电子迁移率晶体管的方法，包括以下步骤：在碳化硅基板上生长成核层；在成核层上生长应力管理层；在应力管理层上生长后阻挡层；在后阻挡层上生长沟道层；以及在沟道层上生长前阻挡层；其中，应力管理层具有比后阻挡层大的晶格常数以及比成核层大的晶格常数。
16、有利的是，在成核层上生长应力管理层补偿了由成核层和后阻挡层之间的晶格失配引起的部分或全部应变。有利的是，在准备后阻挡层的生长中，还可以对结构进行预应变，使得后阻挡层的生长之后所得到的应变低于没有应力管理层时经历的应变。有利的是，所得到的结构具有较小的应变，并因此具有较小的弯曲和翘曲。有利的是，根据该方法生长的晶片更平坦，并因此从它切割的hemt更均匀。
17、生长应力管理层的步骤可以包括掺杂应力管理层。有利的是，这耗尽自由电荷载流子。掺杂可以达到完全耗尽应力管理层的所有电荷载流子的水平。
18、该方法可以包括在沟道层上生长间隔层的进一步的步骤。该方法可以包括在前阻挡层上生长覆盖层的进一步的步骤。
19、该方法的每个步骤可以包括通过金属有机气相外延或氢化物气相外延生长层。该方法的每个步骤可以包括通过分子束外延生长层。有利的是，生长可以被精确地控制。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高电子迁移率晶体管(22)，包括：
2.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中，应力管理层(26)被耗尽电荷载流子。
3.如权利要求1或2所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中，应力管理层(26)被耗尽所有电荷载流子。
4.如前述任一权利要求所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中，后阻挡层(24)包括氮化铝镓或氮化铟铝。
5.如权利要求4所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中，后阻挡层(24)的至少一部分包括AlxGa1-xN，其中x小于4％。
6.如权利要求4或5所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中，后阻挡层(24)的至少一部分包括AlxGa1-xN，其中x约为1％。
7.如权利要求4至6中任一项所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中，后阻挡层(24)包括AlxGa1-xN的分级组成。
8.如权利要求7所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中：
9.如前述任一权利要求所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中，应力管理层(26)包括InxAlyGa1-x-yN，其中，
10.如前述任一权利要求所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中，应力管理层(26)在生长方向上的厚度在1nm与200nm之间。
11.如前述任一权利要求所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中，后阻挡层(24)在生长方向上的厚度在0.1μm与10μm之间。
12.如前述任一权利要求所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中，应力管理层(26)包括具有不同的组成和/或构成元素的两个或更多个子层(26a，26b)。
13.如权利要求12所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中，应力管理层(26)包括第一子层和第二子层(26a，26b)的交替堆叠，第一子层和第二子层(26qa，26b)具有彼此不同的组成和/或构成元素。
14.如前述任一权利要求所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中，前阻挡层(20)包括AlxGa1-yN，其中，x≥15％。
15.如前述任一权利要求所述的高电子迁移率晶体管(22)，还包括在沟道层(18)和前阻挡层(20)之间的间隔层(28)。
16.如前述任一权利要求所述的高电子迁移率晶体管(22)，还包括位于前阻挡层(20)上的覆盖层(30)。
17.一种制造高电子迁移率晶体管(22)的方法，包括以下步骤：
18.如权利要求17所述的制造高电子迁移率晶体管(22)的方法，其中，生长应力管理层(26)的步骤包括对应力管理层(26)进行掺杂。
19.如权利要求17或18所述的制造高电子迁移率晶体管(22)的方法，还包括在沟道层(18)上生长间隔层(28)的步骤。
20.如权利要求17或18所述的制造高电子迁移率晶体管(22)的方法，还包括在前阻挡层(20)上生长覆盖层(30)的步骤。
21.如权利要求17至20中任一项所述的制造高电子迁移率晶体管(22)的方法，其中，生长层的每个步骤包括通过分子束外延或金属有机气相外延的外延生长。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种高电子迁移率晶体管(22)，包括：
2.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中，应力管理层(26)被耗尽电荷载流子。
3.如权利要求1或2所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中，应力管理层(26)被耗尽所有电荷载流子。
4.如前述任一权利要求所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中，后阻挡层(24)包括氮化铝镓或氮化铟铝。
5.如权利要求4所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中，后阻挡层(24)的至少一部分包括alxga1-xn，其中x小于4％。
6.如权利要求4或5所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中，后阻挡层(24)的至少一部分包括alxga1-xn，其中x约为1％。
7.如权利要求4至6中任一项所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中，后阻挡层(24)包括alxga1-xn的分级组成。
8.如权利要求7所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中：
9.如前述任一权利要求所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中，应力管理层(26)包括inxalyga1-x-yn，其中，对于y>0，x>0。
10.如前述任一权利要求所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中，应力管理层(26)在生长方向上的厚度在1nm与200nm之间。
11.如前述任一权利要求所述的高电子迁移率晶体管(22)，其中，后阻挡层(24)在生长方向上的厚度在0.1μm与10μm之间。
12.如前述任一权利要求所述的高电子迁移率晶体...
【专利技术属性】
技术研发人员：F·凯斯，CK·考，O·拉博廷，
申请(专利权)人：IQE公开有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。