一种硅基异质集成的InAlAs基HEMT结构

技术领域

本发明涉及一种硅基异质集成的InAlAs基HEMT结构，属于半导体制造领域。

背景技术

在毫米波段，InP HEMT(High electron mobility transistor，高电子迁移率晶体管)器件由于击穿电压高，而且异质结InAlAs/InGaAs(铟铝砷/铟镓砷)界面处存在着较大的导带不连续性、二维电子气浓度大、沟道中电子迁移率高等性能更适用于高频应用。目前InP(磷化铟)基HEMT已经被广泛应用于卫星通信、毫米波雷达、微波电路、有源和无源毫米波成像等领域。但是InP衬底的小尺寸、高成本、易碎性等特点限制了其大规模、低成本生产。

在硅衬底上实现类似InP基的HEMT材料除了能够降低化合物半导体的制造成本，还能利用硅基材料高集成度的特性实现化合物半导体器件与集成电路的结合，因此具有重要的经济与应用价值。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种硅基异质集成的InAlAs基HEMT结构。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

本发明提出一种硅基异质集成InAlAs基HEMT结构，包括：Si衬底和在Si衬底上从下至上依次生长的缓冲层、In

本发明可以利用MOCVD(金属有机物化学气相沉积)、MBE(分子束外延)、UHVCVD(超高真空化学气相沉积)等外延生长技术，完成以下结构。

1)选择p型的高阻Si材料单晶作为衬底。

2)在衬底上，在低温条件下生长第一GaAs缓冲层，厚度为300～600nm。

3)在第一GaAs缓冲层上，在中温条件生长In

4)在超晶格缓冲层上，在高温条件下生长第二GaAs缓冲层，厚度为400～800nm。

5)在第二GaAs缓冲层上，在低温条件下生长In

6)在In

7)在沟道层上，生长In

8)在空间隔离层上，生长平面掺杂层，掺杂Si的剂量为2.0×10

9)在平面掺杂层上，生长In

10)在势垒层上，生长In

本发明的有益效果如下：

1、由Si衬底取代InP衬底，除了能够降低化合物半导体的制造成本，还能利用硅基材料高集成度的特性实现化合物半导体器件与集成电路的结合。

2、采用外延In

3、采用In

附图说明

图1是本发明提出的硅基异质集成的InAlAs基HEMT结构的示意图。

其中：101、p型Si衬底；102、第一GaAs缓冲层；103、In

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

本发明提出一种硅基异质集成的InAlAs基HEMT结构，如图1所示，包括：p型Si衬底101和在p型硅衬底101上从下至上依次生长的缓冲层、In

p型Si衬底101为p型的高阻Si材料单晶。

第一GaAs缓冲层102采用GaAs材料，生长温度为400℃，不掺杂，其厚度为300～600nm。

In

第二GaAs缓冲层104采用GaAs材料，生长温度为600℃，不掺杂，其厚度为400～800nm。

In

In

In

平面掺杂层108，生长温度为500℃，掺杂Si的剂量为2.0×10

In

In

实施例1：

采用分子束外延(MBE)的生长方法，完成下列结构。

1)选择p型的高阻Si材料单晶作为p型Si衬底101，在As氛围保护下衬底升温至1100℃，停顿10min脱去Si衬底表面的氧化膜，衬底降温至400℃等待生长；

2)生长400nm厚不掺杂的第一GaAs缓冲层102，后衬底升温至500℃；

3)继续生长，生长In

4)继续生长，生长500nm厚不掺杂的第二GaAs缓冲层104，后衬底降温至400℃；

5)继续生长，生长InAlAs组分渐变缓冲层105，依次生长AlAs、In

6)继续生长，生长14nm厚的In

7)继续生长，生长10nm厚的In

8)继续生长，生长平面掺杂层108，在As氛围保护下仅打开Si源炉挡板，掺杂Si的剂量为4.0×10

9)继续生长，生长36nm厚的In

10)继续生长，生长20nm厚的In

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。