Полевой транзистор с гетеропереходом

Способ изготовления полевого транзистора с гетеропереходом, содержащего полупроводниковую структуру из наложенных друг на друга слоев, включающий: обеспечение на слое подложки (1) буферного слоя (2), канального слоя (3) и барьерного слоя (4), выполненных из материалов с гексагональной кристаллической структурой типа Ga(1-p-q)Al(p)In(q)N, выполнение отверстия в диэлектрическом маскирующем слое (5), нанесенном на барьерный слой, выращивание эпитаксией при высокой температуре полупроводникового материала (6, 6') с гексагональной кристаллической структурой Ga(1-x'-y')Al(x')In(y')N, легированного германием, на зоне роста, заданной выполненным в маскирующем слое отверстием, нанесение контактного электрода истока или стока (15, 16) на материал, нанесенный эпитаксией, и электрода затвора (13) в местоположении вне зоны роста. Изобретение обеспечивает улучшенное задание кромок локализованных эпитаксиальных слоев. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Настоящее изобретение относится к полевому транзистору с гетеропереходом или HEMT (от английского "High Electronic Mobility Transistor", т.е. «транзистор с высокой подвижностью электронов», ТВПЭ), содержащему полупроводниковую структуру из наложенных друг на друга слоев, нанесенных на подложку, причем наложенные друг на друга слои состоят из полупроводниковых материалов с гексагональной кристаллической структурой типа Ga(1-p-q)Al(p)In(q)N, где p и q могут иметь значения в интервале от 0 включительно до 1 включительно, сумма p+q меньше или равна 1, а пара {p,q} является специфической для каждого слоя. Материалом подложки может быть, например, GaN, AlN, SiC, Si, алмаз или сапфир.

Этот транзистор может быть использован в MMIC (от английского "Monolithic Microwave Integrated Circuit", т.е. «монолитной сверхвысокочастотной (СВЧ) интегральной схеме») или в иной схеме.

HEMT-транзистор (называемый также HFET от английского "Heterostructure Field Effect Transistor", т.е. полевой транзистор с гетеропереходом, или MODFET от английского "Modulation Doped Field Effect Transistor", т.е. «селективно легированный полевой транзистор») обычно содержит:

- канальный слой, выполненный из первого полупроводникового материала, например GaN,

- барьерный слой на канальном слое, выполненный из полупроводникового материала с более широкой запрещенной зоной, чем у первого материала, и меньшим сродством к электронам, чем у первого материала, например из AlN или AlGaN,

- электрод затвора, образующий вместе с барьерным слоем переход Шоттки, и

- электрод истока и электрод стока с одной и с другой сторон от электрода затвора.

Известно нанесение в местоположениях, соответствующих электродам истока и стока, перед нанесением этих электродов, слоя GaN, легированного атомами Si, эпитаксиальным выращиванием. Этот легированный слой GaN может позволить разработать транзисторы с меньшими размерами. Для разграничения этих местоположений используют маскирующий слой.

В документах K. Shinohara с соавт., "Electron Velocity Enhancement in Laterally Scaled GaN DH-HEMTs with fT of 260 GHz", IEEE Electron Device Letters, т. 32, № 8, август 2011, и T. Fujiwara, "Low Ohmic Contact Resistance m-Plane AlGaN/GaN Heterojunction Field-Effect Transistors with Enhancement-Mode Operations", Applied Physics Express 3 (2010), описаны два примера способов изготовления HEMT-транзисторов на подложке из GaN со стадиями локализованного эпитаксиального выращивания легированных кремнием слоев.

В документе US 2005/0258451, указанном в отчете о предварительном информационном поиске, осуществленном по французской заявке, приоритет которой испрашивается здесь, описан HEMT-транзистор, полученный нанесением слоя GaN, легированного кремнием, германием, кислородом или иным элементом, при достаточно низкой температуре с целью препятствования массопереносу к местоположениям, соответствующим электродам стока и истока. И хотя среди прочих возможностей указан выбор легирования германием, выбор низкой температуры осуществляют во избежание недостатков, связанных с массопереносом в случае нанесения эпитаксией легированного кремнием GaN, а именно риска проблем с морфологией, в частности осадков SiN, недостаточно равномерных высот слоев GaN и посредственной воспроизводимости. В силу отсутствия массопереноса GaN наносят с относительно малой толщиной во избежание превышения слоя диэлектрика.

Существует потребность в относительно простом способе, обеспечивающем улучшенное задание кромок локализованных эпитаксиальных слоев.

Предложен способ изготовления полевого транзистора с гетеропереходом, содержащего полупроводниковую структуру из наложенных друг на друга слоев, включающий:

a) обеспечение на подложке:

буферного слоя, состоящего из полупроводникового материала с гексагональной кристаллической структурой Ga(1-x-y)Al(x)In(y)N, где x и y имеют значения в интервале от 0 включительно до 1 включительно, а сумма x+y меньше или равна 1,

канального слоя на буферном слое, причем этот канальный слой состоит из материала с гексагональной кристаллической структурой Ga(1-z-w)Al(z)In(w)N, где z и w могут иметь значения в интервале от 0 включительно до 1 включительно, сумма z+w меньше или равна 1, а по меньшей мере один из z и w отличается от x или y соответственно,

барьерного слоя на этом канальном слое, причем этот барьерный слой состоит из материала с гексагональной кристаллической структурой Ga(1-z'-w')Al(z')In(w')N, где z' и w' могут иметь значения в интервале от 0 включительно до 1 включительно, сумма z'+w' меньше или равна 1, а по меньшей мере один из z' и w' отличается от z или w соответственно;

b) нанесение маскирующего слоя из диэлектрического материала на барьерный слой;

c) выполнение отверстия в маскирующем слое;

d) выращивание эпитаксией при высокой температуре полупроводникового материала с гексагональной кристаллической структурой Ga(1-x'-y')Al(x')In(y')N, легированного германием, где x' и y' имеют значения в интервале от 0 включительно до 1 включительно, а сумма x'+y' меньше или равна 1, на зоне роста, соответствующей местоположению отверстия, выполненного в маскирующем слое;

e) нанесение контактного электрода, истока или стока, на материал, нанесенный эпитаксией на стадии d);

f) нанесение электрода затвора в местоположении вне зоны роста.

Под "высокой температурой" понимают температуру, которая является достаточно высокой для того, чтобы полупроводниковый материал с гексагональной кристаллической структурой Ga(1-x'-y')Al(x')In(y')N, легированный германием, мог бы мигрировать к зоне роста за счет массопереноса, так чтобы стадия d) была селективной. Эта температура может составлять, например, в интервале от 700° до 1200°C, преимущественно быть строго большей, чем 960°C, и меньшей или равной 1150°C, а предпочтительно от 970°C до 1150°C.

Этот способ может позволять получать кромки нанесенного эпитаксией слоя материала более четкими, чем в предшествующем уровне техники, что может представлять интерес в тех случаях, когда эти кромки могут служить метками совмещения на дополнительных стадиях процесса изготовления.

Таким образом, этот способ может обеспечивать точное совмещение затвора поблизости от омического контакта истока и/или омического контакта стока, что позволяет получать более низкое последовательное сопротивление и улучшать коэффициент усиления транзисторов.

Было замечено, что при использовании этого способа получают продукт, в котором легированный германием материал имеет достаточно четко заданную кристаллическую структуру для того, чтобы боковые кромки выращиваемого слоя, полученного таким образом, были слегка наклонены и, следовательно, относительно удалены от практически вертикальных кромок маскирующего слоя. Таким образом, этот способ может позволить избежать необходимости в защите диэлектрического маскирующего слоя другой маской перед стадией d), а значит, и избежать стадии удаления этой маски после стадии d), как это описано в документе US 2005/0258451.

Кроме того, по описанному выше способу выращиваемый материал может быть нанесен так, чтобы образовывать относительно толстый выращенный слой, а именно – более толстый, чем маскирующий слой, причем без риска сделать способ более продолжительным или более сложным. Таким образом, маскирующий слой может иметь относительно малую толщину, например, в интервале от 0,1 до 100 нм, преимущественно от 0,5 до 10 нм, а предпочтительно от 1 до 7 нм, например, 5 нм.

Таким образом, этот способ позволяет изготавливать полевой транзистор с гетеропереходом, содержащий полупроводниковую структуру из наложенных друг на друга слоев, причем слои полупроводников состоят по существу из материалов III-V, при этом атомы из группы V Периодической системы элементов представляют собой атомы азота, а атомы из группы III этой системы выбраны из галлия, алюминия и индия.

Материалом подложки может быть, например, GaN, AlN, SiC, Si, алмаз, сапфир или другие.

По меньшей мере один из x' и y' может отличаться от z' или w' соответственно, то есть x' имеет значение, отличающееся от z', и/или y' имеет значение, отличающееся от w'. Иначе говоря, материал выращиваемого слоя может отличаться от материала барьерного слоя.

Материал канального слоя отличается от материала буферного слоя, то есть z имеет значение, отличающееся от x, и/или w имеет значение, отличающееся от y.

Материал барьерного слоя отличается от материала канального слоя, то есть z' имеет значение, отличающееся от z, и/или w' имеет значение, отличающееся от w.

Кроме того, материалы барьерного и канального слоев выбирают так, чтобы обеспечить возможность изготовления HEMT-транзистора. Ширина запрещенной зоны материала барьерного слоя больше ширины запрещенной зоны материала канального слоя, а сродство к электронам материала барьерного слоя меньше, чем у материала канального слоя, чтобы в канальном слое образовывался двумерный электронный газ. Таким образом, материалы канального и барьерного слоев выбирают так, чтобы вызвать накопление электронов на границе раздела между этими двумя слоями. При этом электрод затвора может вместе с этим барьерным слоем образовывать переход Шоттки.

Материалы буферного, канального и барьерного слоев могут быть нелегированными или же легированными.

Структура может содержать один или более буферных слоев, то есть, как известно само по себе, буферный слой может быть многослойным. Аналогичным образом, структура может содержать один или более канальных слоев, один или более барьерных слоев.

Под выражением "легированный германием" понимают то, что эпитаксиальный материал содержит число атомов германия в кубическом сантиметре, большее или равное 1018.

Преимущественно и неограничительным образом, маскирующий слой может быть удален полностью по всему местоположению, соответствующему этому слою, или только на части этого местоположения. Эта стадия удаления может быть реализована после стадии d) выращивания и перед нанесением электрода затвора.

На стадии c) отверстие в маскирующем слое может быть выполнено (сформировано) за счет удаления материала маскирующего слоя травлением.

Преимущественно и неограничительным образом, может быть предусмотрено углубление этого отверстия так, чтобы барьерный слой имел уменьшенную или нулевую толщину в местоположении отверстия. В последнем случае часть барьерного слоя, соответствующая этому местоположению, удаляется.

Преимущественно и неограничительным образом, способ может включать стадию травления, предшествующую стадии d) эпитаксиального выращивания, для удаления материала в местоположении отверстия, выполненного в маскирующем слое, с целью удаления части барьерного слоя, соответствующей этому местоположению.

Это локальное удаление барьерного слоя избавляет электроны, формируемые током между истоком и стоком, от необходимости преодолевать потенциальный барьер, соответствующий барьерному слою, тем самым сильно уменьшая напряжение Vds между стоком и истоком, необходимое для протекания тока между истоком и стоком, в случае максимальной положительной поляризации затвора по отношению к истоку. Вследствие этого уменьшается рассеивание тепла в транзисторе во время его работы и, следовательно, увеличивается эффективность по мощности усилителей, содержащих такие транзисторы. Отсутствие необходимости преодолевать барьерный слой позволяет также выбирать барьерный слой, являющийся оптимизированным для получения относительно малого тока утечки Шоттки в инверсном режиме и относительно сильной электростатической поляризации, даже если толщина барьерного слоя относительно мала, например порядка 1-10 нм, например 4 нм. Из-за этой малой толщины собственная активная межэлектродная проводимость является относительно высокой, так что предельная частота транзистора может быть относительно высокой. Из-за сильной электростатической поляризации концентрация электронов в канальном слое относительно высока, что позволяет получать относительно большой максимальный ток транзистора на единицу ширины (длины). Такой барьерный слой с высоким потенциальным барьером и сильной электростатической поляризацией может быть, например, образован материалом AlN на канальном слое из GaN, на буферном слое с элементарной кристаллической решеткой, близкой к GaN.

Преимущественно, может быть предусмотрено углубление этого отверстия, например, травлением, так чтобы канальный слой имел уменьшенную или нулевую толщину в месте нахождения отверстия. Стадия травления может быть осуществлена, например, таким образом, чтобы углубить выполненное на стадии c) отверстие до канального слоя, например, уменьшая толщину канального слоя в этом месте (то есть в канальном слое выполняют отверстие) или же удаляя часть канального слоя, соответствующую этому месту (то есть отверстие проходит через весь канальный слой до достижения буферного слоя или подложки).

Эпитаксиальный материал может быть легирован только германием, или же может также содержать другие атомы, обеспечивающие легирование, например атомы кремния, причем число атомов на кубический сантиметр всех этих других легирующих примесей меньше или равно числу атомов германия на кубический сантиметр. Иначе говоря, германий составляет по меньшей мере 50% от числа легирующих примесей, преимущественно по меньшей мере 80%, предпочтительно около 100%.

Преимущественно и неограничительным образом, способ может включать в себя предварительную стадию изолирования для того, чтобы сделать непроводящей зону вокруг транзистора. Таким образом обеспечивается то, что во время работы транзистора электроны, текущие между истоком и стоком, проходят по канальному слою под управлением напряжения затвора. Могут быть применены традиционные способы, например, травление активных слоев или ионная имплантация. Это является обычной практикой в случае любых полевых транзисторов и известно специалистам в данной области техники.

Преимущественно и неограничительным образом, на стадии d) может быть предусмотрено применение метода эпитаксии из газовой фазы металлоорганических соединений, или MOVPE (от английского "metalorganic vapor phase epitaxy", также называемой «газофазной эпитаксией из металлорганических соединений», или же MOCVD (от английского "metalorganic chemical vapor deposition", т.е. химическое осаждение из паровой фазы металлорганических соединений). Этот метод может быть относительно выгодным в том смысле, что способ может быть относительно легко осуществлен в промышленном масштабе.

Разумеется, изобретение не ограничивается выбором конкретного метода эпитаксии для этой стадии d). Можно, например, предусмотреть применение метода эпитаксии молекулярными пучками, или MBE (от английского "Molecular Beam Epitaxy", т.е. молекулярно-пучковая эпитаксия) или любого другого метода, позволяющего выращивать эпитаксией материал III-V, причем атомы группы V Периодической системы элементов представляют собой атомы азота, а атомы группы III этой системы выбраны из галлия, алюминия и индия.

Преимущественно и неограничительным образом, в ходе стадии e) наносят несколько металлических слоев, например:

- обеспечивающий сцепление слой, например титана, нанесенный на эпитаксиальный материал;

- барьерный слой, например платины, нанесенный на обеспечивающий сцепление слой; и

- проводящий слой, например золота, нанесенный на барьерный слой.

Альтернативно, контактный электрод может быть сформирован только из одного слоя, например, из вольфрама.

Преимущественно и неограничительным образом, стадия e) нанесения контактного электрода может быть осуществлена без отжига для сплавления.

Этот контактный электрод может содержать электрод истока.

В ходе этой стадии может быть предусмотрено также нанесение электрода стока.

Кроме того, предложен полевой транзистор с гетеропереходом, содержащий полупроводниковую структуру из наложенных друг на друга слоев, содержащую в порядке наслоения на подложку:

- буферный слой, состоящий из полупроводникового материала с гексагональной кристаллической структурой Ga(1-x-y)Al(x)In(y)N, где x и y имеют значения в интервале от 0 включительно до 1 включительно, а сумма x+y меньше или равна 1;

- канальный слой, причем этот канальный слой состоит из материала с гексагональной кристаллической структурой Ga(1-z-w)Al(z)In(w)N, где z и w могут иметь значения в интервале от 0 включительно до 1 включительно, сумма z+w меньше или равна 1, а z отличается от x и/или w отличается от y;

- барьерный слой, причем этот барьерный слой состоит из материала с гексагональной кристаллической структурой Ga(1-z'-w')Al(z')In(w')N, где z' и w' могут иметь значения в интервале от 0 включительно до 1 включительно, сумма z'+w' меньше или равна 1, а z' отличается от z и/или w' отличается от w;

- слой выращенного материала (называемый эпитаксиальным слоем), нанесенный эпитаксией при высокой температуре на зоне роста, соответствующей местоположению отверстия, выполненного в диэлектрическом маскирующем слое, причем этот выращенный материал состоит из легированного германием Ga(1-x'-y')Al(x')In(y')N с гексагональной кристаллической структурой, где x' и y' имеют значения в интервале от 0 включительно до 1 включительно, а сумма x'+y' меньше или равна 1;

- контактный электрод, истока или стока, на слое выращенного материала и электрод затвора в местоположении снаружи от зоны роста.

Такой HEMT-транзистор может иметь относительно четкие кромки слоя выращенного материала. В частности, эти кромки могут иметь наклон относительно вертикали, который может составлять от 5° до 60°, а обычно около 45°.

Кроме того, предложена интегральная схема, содержащая такой транзистор, как описанный выше.

Эта схема может представлять собой монолитную сверхвысокочастотную интегральную схему (MMIC) или иную схему.

В настоящей заявке под термином "на" понимают как "непосредственно на", так и "опосредованно на", то есть один слой, нанесенный на другой слой, может находиться в контакте с этим другим слоем или быть отделенным от этого другого слоя одним или несколькими промежуточными слоями.

Изобретение может быть лучше понято при обращении к фигурам, которые иллюстрируют неограничительные варианты осуществления, приведенные в качестве примеров.

На фигурах 1-5 очень схематично показаны виды в разрезе одного примера транзистора в ходе изготовления согласно примеру способа по одному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 6 очень схематично показан вид в разрезе примера транзистора по другому варианту осуществления изобретения.

Одинаковые номера позиций используются от одной фигуры к другой для обозначения идентичных или подобных элементов.

Обращаясь к фигуре 1, там показано наслоение на подложке 1, выполненной, например, из кремния, слоев полупроводников с гексагональной кристаллической структурой, состоящих из материалов III-V, причем атомы группы V Периодической системы элементов представляют собой атомы азота, а атомы группы III этой системы выбраны из галлия, алюминия и индия.

Это наслоение включает:

- буферный слой 2, состоящий, например, из нелегированного Ga0,9Al0,1N;

- канальный слой 3, состоящий, например, из нелегированного GaN;

- барьерный слой 4, состоящий, например, из нелегированного AlN;

- диэлектрический маскирующий слой 5, состоящий, например, из SiN.

На фигуре 1 проведена стадия травления, осуществляемая известным самим по себе способом и задействующая дополнительный маскирующий слой, не показанный ввиду его удаления после травления, с образованием отверстий в маскирующем слое 5, так что остается только центральная часть этого слоя 5.

Обращаясь к фигуре 2, стадия травления, осуществляемая известным самим по себе способом, проведена для удаления материала на уровне отверстий, выполненных в маскирующем слое 5, таким образом, чтобы удалить часть барьерного слоя 4, соответствующего этим местоположениям. При этом сохраняется только часть барьерного слоя 4, соответствующая местоположению центральной части слоя 5. Выполненные таким образом отверстия проникают теперь в толщу до канального слоя 3.

Обращаясь к фигуре 3, методом MOVPE осуществляют наращивание легированного германием материала 6, 6' в местоположениях, соответствующих отверстиям в маскирующем слое 5. Наращиваемый материал представляет собой материал с гексагональной кристаллической структурой, состоящий из GaN, легированного N+ германием.

Выбор германия позволяет получать относительно четкие границы раздела между частями 6, 6' и 5.

Эту стадию осуществляют при высокой температуре с целью получения значительного массопереноса. Зародыши могут быть способны, например, мигрировать на расстояние порядка 10 мкм. В силу того, что расстояние между местоположениями стока и истока в общем случае меньше одного мкм, понятно, что селективность обеспечивается. Таким образом, материал зародышей, которые могли бы образовываться на слое 5, переносится за счет диффузии на поверхности слоя 5 к слоям 6 и 6', где внедрение является термодинамически более благоприятным. Этот высокотемпературный процесс позволяет ограничить, а преимущественно предотвратить, образование зародышей на поверхности слоя 5.

Поскольку наращиваемый материал легирован германием, механические напряжения являются более низкими, чем у материала, легированного Si, и при этом не обнаруживаются проблемы с морфологией, способные возникать в случае легирования кремнием. Толщина выращиваемых слоев 6, 6' относительно одинаковой по всей пластине. Кромки зон 6, 6' являются относительно четкими. Воспроизводимость также является удовлетворительной.

Сильное легирование этих локализованных эпитаксиальных зон 6, 6' выгодно, поскольку это позволяет избежать необходимости сплавления для реализации хорошего омического контакта с низким сопротивлением контакта с электродами, а улучшение и лучший контроль морфологии позволяет поэтому еще больше уменьшить размеры.

С этой целью, для стадии локальной эпитаксии могут быть приняты следующие условия:

- газ-носитель: H2 и/или N2, и/или другой инертный газ;

- температура в интервале от 700 до 1150°C, преимущественно от 1000° до 1150°C;

- реагенты: триметилгаллий (и/или другие металлоорганические соединения Ga) и NH3 (и/или другие молекулы-поставщики N, такие как гидразин, амины и т.д.);

- легирующий газ: GeH4 (и/или германийорганические соединения или галогениды германия).

Соотношения реагентов и легирующей примеси выбраны для получения материала, содержащего 1018 атомов германия на кубический сантиметр или больше, например, 1020 или 1021 атомов германия на кубический сантиметр.

Затем на эти слои выращенного материала 6, 6' известным самим по себе способом наносят контакты 15, 16. Более точно, каждый из контактов 15, 16 содержит:

- обеспечивающий сцепление слой 7, 10, например, слой титана, нанесенный на эпитаксиальный материал,

- барьерный слой 8, 11, например, слой платины, нанесенный на соответствующий обеспечивающий сцепление слой 7, 10, и

- проводящий слой 9, 12, например, слой золота, нанесенный на соответствующий барьерный слой 8, 11.

Можно отметить, что это нанесение контактов истока 15 и стока 16 осуществляют без отжига.

Затем, обращаясь к фигуре 5, часть маскирующего слоя 5 стравливают, так что остаются только два участка 5A, 5B этого маскирующего слоя SiN, и в новом отверстии, выполненном таким образом, наносят металлический контакт затвора 13.

Альтернативно, можно, разумеется, предусмотреть удаление полностью всего маскирующего слоя 5 перед нанесением контакта затвора.

Опять же альтернативно, можно также оставлять весь маскирующий слой 5 SiN или его часть на месте и осаждать электрод затвора сверху.

Известным самим по себе способом этот контакт затвора также может быть выполнен из нескольких слоев (обеспечивающего сцепление, барьерного, проводящего), в данном случае не показанных. Например, можно предусмотреть обеспечивающий сцепление слой из никеля и проводящий слой из золота.

Полученный таким образом транзистор может обладать легированными германием частями 6, 6' относительно высокого качества.

Материалы канального слоя 2 и барьерного слоя 3 выбраны так, чтобы образовывать двумерный электронный газ, показанный на фигуре 5 в виде зоны с позицией 14. Легирование германием слоев 6, 6' позволяет получать между слоями 6, 3, 4 и 6', 3, 4 относительно четкий переход, который способствуют улучшению характеристик транзистора.

Этот транзистор может позволить реализовывать MMIC-схему, обладающую повышенными характеристиками.

Обращаясь к фигуре 6, представленный на ней HEMT-транзистор был изготовлен при осуществлении травления материала, соответствующего местоположениям, заданным маскирующим диэлектрическим слоем, соответствующим позиции 5 на фигурах 1-4, в таких условиях, что образуемое таким образом отверстие проходит до буферного слоя 2. Иначе говоря, канальный слой 3 пронизывается насквозь.

Затем при высокой температуре наносят эпитаксиально выращиваемый материал.

Как ясно показано на этой фигуре, наращиваемые слои 6, 6', полученные таким образом, имеют слегка наклонные стенки 61, отступающие от маскирующего слоя.

Слои 6, 6' могут иметь такую толщину, что они выходят по высоте за пределы маскирующего слоя, причем без риска покрывания этого слоя.

Поэтому в начале способа можно выбрать нанесение относительно тонкого маскирующего слоя.

1. Способ изготовления полевого транзистора с гетеропереходом, содержащего полупроводниковую структуру из наложенных друг на друга слоев, включающий:

a) обеспечение на слое подложки (1):

буферного слоя (2), состоящего из полупроводникового материала с гексагональной кристаллической структурой Ga(1-x-y)Al(x)In(y)N, где x и y составляют от 0 включительно до 1 включительно, а сумма x+y меньше или равна 1;

канального слоя (3) на буферном слое, причем этот канальный слой состоит из материала с гексагональной кристаллической структурой Ga(1-z-w)Al(z)In(w)N, где z и w составляют от 0 включительно до 1 включительно, сумма z+w меньше или равна 1, а по меньшей мере один из z и w отличается от x или y соответственно; и

барьерного слоя (4) на этом канальном слое, причем этот барьерный слой состоит из материала с гексагональной кристаллической структурой Ga(1-z'-w')Al(z')In(w')N, где z' и w' составляют от 0 включительно до 1 включительно, сумма z'+w' меньше или равна 1, а по меньшей мере один из z' и w' отличается от z или w соответственно;

b) нанесение диэлектрического маскирующего слоя (5) на барьерный слой;

c) выполнение отверстия в диэлектрическом маскирующем слое;

d) выращивание эпитаксией при высокой температуре полупроводникового материала (6, 6') с гексагональной кристаллической структурой Ga(1-x'-y')Al(x')In(y')N, легированного германием, где x' и y' составляют от 0 включительно до 1 включительно, а сумма x'+y' меньше или равна 1, на зоне роста, заданной выполненным в маскирующем слое отверстием, при этом температура эпитаксии достаточно высока, чтобы составляющие атомы полупроводникового материала с гексагональной кристаллической структурой Ga(1-x'-y')Al(x')In(y')N, легированного германием, были способны мигрировать к зоне роста за счет массопереноса;

e) нанесение контактного электрода истока или стока (15, 16) на материал, нанесенный эпитаксией на стадии d);

f) нанесение электрода затвора (13) в местоположении вне зоны роста.

2. Способ по п. 1, в котором на стадии d) применяют метод эпитаксии из газовой фазы металлоорганических соединений.

3. Способ по п. 1, в котором на стадии d) применяют метод молекулярно-пучковой эпитаксии.

4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором материал, нанесенный эпитаксией на стадии d), представляет собой GaN, легированный германием.

5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором стадию e) нанесения контактного электрода осуществляют без отжига для сплавления.

6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором стадию d) осуществляют при температуре, строго большей чем 960°C, и меньшей или равной 1150°C.

7. Полевой транзистор с гетеропереходом, содержащий полупроводниковую структуру из наложенных друг на друга слоев, содержащую в порядке наслоения на слой подложки (1):

- буферный слой (2), состоящий из материала с гексагональной кристаллической структурой Ga(1-x-y)Al(x)In(y)N, где x и y составляют от 0 включительно до 1 включительно, а сумма x+y меньше или равна 1;

- канальный слой (3) на буферном слое, причем этот канальный слой состоит из материала с гексагональной кристаллической структурой Ga(1-z-w)Al(z)In(w)N, где z и w составляют от 0 включительно до 1 включительно, сумма z+w меньше или равна 1, а по меньшей мере один из z и w отличается от x или y соответственно;

- барьерный слой (4) на этом канальном слое, причем этот барьерный слой состоит из материала с гексагональной кристаллической структурой Ga(1-z'-w')Al(z')In(w')N, где z' и w' составляют от 0 включительно до 1 включительно, сумма z'+w' меньше или равна 1, а по меньшей мере один из z' и w' отличается от z или w соответственно;

- слой эпитаксиального материала (6, 6'), нанесенный эпитаксией при высокой температуре на зоне роста, соответствующей местоположению отверстия, выполненного в диэлектрическом маскирующем слое (5), причем этот выращенный материал обладает гексагональной кристаллической структурой и состоит из легированного германием Ga(1-x'-y')Al(x')In(y')N, где x' и y' составляют от 0 включительно до 1 включительно, а сумма x'+y' меньше или равна 1, при этом температура эпитаксии достаточно высока, чтобы составляющие атомы полупроводникового материала с гексагональной кристаллической структурой Ga(1-x'-y')Al(x')In(y')N, легированного германием, были способны мигрировать к зоне роста за счет массопереноса; и

- контактный электрод (15, 16) на слое выращенного материала и электрод затвора (13) в местоположении снаружи от зоны роста.

8. Монолитная сверхвысокочастотная интегральная схема, содержащая транзистор по п. 7.



 

Похожие патенты:

Использование: для создания дискретных приборов и сверхвысокочастотных (СВЧ) интегральных схем. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления полевого транзистора с дополнительным полевым электродом включает в себя выделение активной области химическим, физическим травлением или имплантацией, создание омических контактов стока и истока на поверхности контактного слоя, или углублением в контактный слой полупроводниковой структуры, селективное травление контактного слоя, формирование затвора Шоттки на барьерном слое, или углублением в барьерный слой дополнительного изолированного от затвора полевого электрода, с целью уменьшения паразитных емкостей, образуемых краями шляпки Г-образного затвора, повышения частотного диапазона, одновременного увеличения пробивных напряжений, снижения рабочей температуры канала сток-исток, уменьшения напряжения отсечки, увеличения максимального значения крутизны gm и увеличения коэффициента усиления по мощности, а также повышения выхода годных транзисторов вместо ленточного или Т-образного затворов используется Г-образный затвор Шоттки, формирование Г-образной шляпки которого происходит на краю диэлектрической пленки или на краю металлической пленки, или на краю комбинированной пленки с возможным последующим их удалением из-под края шляпки Г-затвора, нанесение защитного диэлектрика с образованием воздушных или иных полостей под краем шляпки Г-затвора, что приводит к снижению паразитной емкости между шляпкой Г-затвора и поверхностью контактного слоя, изолированный электрически от затвора полевой электрод формируется в канале сток-исток; электрическое соединение полевого электрода с истоком осуществляется либо лежащими на диэлектрике узкими перемычками, либо, с целью снижения паразитной емкости, узкими или сплошными вдоль всей ширины затвора воздушными мостами.

Использование: для создания РНЕМТ транзисторов. Сущность изобретения заключается в том, что наноразмерная структура с нанонитями из атомов олова, встроенными в кристалл GaAs включает монокристаллическую полуизолирующую вицинальную подложку GaAs (100) с углом разориентации 0.3°÷0.4° в направлении типа <011>, буферный нелегированный слой GaAs, дельта-легированный оловом слой и контактный легированный кремнием слой GaAs, дополнительно добавлен канальный слой InGaAs, спейсерный слой AlGaAs и барьерный слой AlGaAs, а двухмерный электронный газ, находящийся в канальном слое InGaAs, модулирован в виде квазиодномерных каналов.

Изобретение относится к приборам твердотельной электроники и, в частности, к конструкции мощных транзисторов для СВЧ применений. Предлагается мощный сверхвысокочастотный транзистор на основе нитрида галлия, состоящий из подложки, гетероэпитаксиальной структуры на основе соединений нитрида галлия, нанесенной на подложку, электродов, включающих исток, затвор и сток, нанесенных на гетероэпитаксиальную структуру и пространственно-разделенных между собой, пассивационной диэлектрической пленки, нанесенной на гетероэпитаксиальную структуру между контактами электродов, теплоотвода, сформированного на гетероэпитаксиальной структуре, и теплораспределительного слоя, при этом подложка выполнена из высокоомного кремния, а теплораспределительный слой расположен между контактом стока и теплоотводом.

Изобретение относится к технике полупроводниковых приборов. В полевом транзисторе на осажденной из газовой фазы алмазной пленке с дельта-допированным проводящим каналом, включающем недопированную алмазную подложку, осажденную на ней из газовой фазы алмазную пленку, состоящую из нанесенных последовательно недопированного буферного слоя, тонкого допированного дельта-слоя и недопированного покровного слоя, а также металлические истоковый и стоковый контакты и отделенный от покровного слоя слоем изолятора затворный контакт, допированный дельта-слой дельта-допированного проводящего канала осажден из газовой фазы таким образом, что профиль распределения концентрации допирующей примеси в дельта-допированном проводящем канале имеет два расположенных симметрично относительно центра дельта-допированного проводящего канала и разделенных расстоянием не более 3 нм максимума, между которыми находится локальный минимум, в центре которого концентрация допирующей примеси на порядок меньше, чем в максимумах.

Использование: для создания элементов интегральных коммутаторов. Сущность изобретения заключается в том, что активный элемент интегрального коммутатора содержит полуизолирующую GaAs-подложку, барьерную AlGaAs-область второго типа проводимости, образующую с ней переход Шоттки управляющую металлическую шину, AlGaAs-область спейсера собственной проводимости, GaAs-область канала собственной проводимости, четыре коммутируемые металлические шины, четыре коммутируемые области второго типа проводимости, AlGaAs-области управляющего p-n-перехода, AlGaAs-область туннельного барьера собственной проводимости, изолирующие AlGaAs-области собственной проводимости, введены GaAs-область ортогонального канала собственной проводимости, ориентированная перпендикулярно GaAs-области канала собственной проводимости, AlGaAs-область ортогонального спейсера собственной проводимости, расположенная под GaAs-областью ортогонального канала собственной проводимости и ориентированная перпендикулярно GaAs-области канала собственной проводимости.

Изобретение относится к субмикронным КМОП КНИ ИМС, действующим в условиях воздействия больших доз радиационного облучения, характерных для длительной эксплуатации космических аппаратов в дальнем космосе.

Изобретение относится к области интегральной электроники, а именно - к элементам интегральных коммутаторов. Для увеличения быстродействия и расширения функциональных возможностей в четырехконтактный элемент интегрального коммутатора, содержащий полуизолирующую GaAs-подложку, области GaAs и AlGaAs-спейсера собственной проводимости, барьерную область AlGaAs второго типа проводимости, область GaAs второго типа проводимости, расположенную над ней и образующую с ней переход Шоттки управляющую металлическую шину, первую и вторую высоколегированные области второго типа проводимости, первую и вторую металлические шины, образующие с высоколегированными областями второго типа проводимости омические контакты, введены расположенные над областью GaAs второго типа проводимости и образующие с ней переходы Шоттки первая, вторая и третья дополнительные управляющие металлические шины, третья и четвертая высоколегированные области второго типа проводимости, третья и четвертая металлические шины, причем области GaAs, AlGaAs-спейсера собственной проводимости, барьерная область AlGaAs и область GaAs второго типа проводимости имеют форму восьмиугольника, а управляющие металлические шины имеют форму ломаной, состоящей из трех отрезков, с взаимным расположением смежных отрезков под углом 135°.

Изобретение относится к области микро- и наноэлектроники, а именно к устройствам памяти, реализуемым с помощью методов микро- и наноэлектроники. .

Изобретение относится к области вычислительной техники и интегральной электроники. .

Изобретение относится к интегрированным транзисторно/запоминающим структурам. .

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано для создания высококачественных полупроводниковых приборов, в частности, матричных МДП-транзисторов и интегральных схем (ИС) на их основе, включая многослойные, со структурами кремний - на изоляторе (КНИ).

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полевого транзистора с пониженным контактным сопротивлением.

Изобретение относится к оксиду р-типа, оксидной композиции р-типа, способу получения оксида р-типа, полупроводниковому прибору, аппаратуре воспроизведения изображения и системе.

Использование: в области микро- и наноэлектроники. Сущность изобретения: способ изготовления полевого нанотранзистора с контактами Шоттки на истоке/стоке и с управляющим электродом нанометровой длины включает выделение на полупроводниковой подложке активной области прибора, нанесение на поверхность полупроводниковой подложки контактного слоя истока/стока, состоящего из двух слоев - первого (нижнего), более тонкого, чем второй, стойкого к плазмохимическому травлению (ПХТ), в котором создаются заостренные края контактов Шоттки истока/стока и второго (верхнего), травящегося ПХТ, для увеличения общей толщины контактного слоя, обеспечивающего малое сопротивление контактов истока/стока, затем осаждаются слои вспомогательного слоя, состоящего из слоя диэлектрика и слоя металла, в котором методами литографии, самоформирования, плазмохимического травления формируется нанометровая щель, через которую производится плазмохимическое травление материала второго (верхнего) слоя контактного слоя истока/стока, а для дальнейшего уменьшения длины управляющего электрода и изоляции его от контактов истока/стока в сформированную нанометровую щель осаждается диэлектрик с низким значением диэлектрической проницаемости, плазмохимическим травлением на боковых стенках щели формируются диэлектрические спейсеры и изотропным химическим травлением удаляется металл первого (нижнего) слоя контактного слоя на дне щели, с последующим осаждением в эту углубленную щель подзатворного диэлектрика с высоким значением диэлектрической проницаемости и материала управляющего электрода, и проводится формирование затвора, при этом одновременно с управляющим электродом формируется контактная площадка управляющего электрода, а после удаления вспомогательного слоя с незащищенных участков формируются контактные площадки для истока/стока.

Изобретение относится к электронной технике. .

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении полевых транзисторов. .
Изобретение относится к технологии микро- и наноэлектроники. .

Изобретение относится к электронной технике. .

Изобретение относится к области полупроводниковой техники и может быть использовано для изготовления полевых транзисторов с барьером Шоттки. .
Изобретение относится к области микроэлектроники, а именно к способу изготовления полевых транзисторов с затвором типа барьера Шоттки, и может быть использовано для улучшения и стабилизации их параметров и отбраковки потенциально ненадежных приборов.

Способ изготовления полевого транзистора с гетеропереходом, содержащего полупроводниковую структуру из наложенных друг на друга слоев, включающий: обеспечение на слое подложки буферного слоя, канального слоя и барьерного слоя, выполненных из материалов с гексагональной кристаллической структурой типа GaAlInN, выполнение отверстия в диэлектрическом маскирующем слое, нанесенном на барьерный слой, выращивание эпитаксией при высокой температуре полупроводникового материала с гексагональной кристаллической структурой GaAlInN, легированного германием, на зоне роста, заданной выполненным в маскирующем слое отверстием, нанесение контактного электрода истока или стока на материал, нанесенный эпитаксией, и электрода затвора в местоположении вне зоны роста. Изобретение обеспечивает улучшенное задание кромок локализованных эпитаксиальных слоев. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Наверх