Гетероструктурный полевой транзистор на основе полупроводникового соединения арсенида галлия

Полезная модель относится к технологии микроэлектроники, а именно к технологии получения дискретных приборов и монолитно-интегральных схем на основе полупроводникового соединения арсенида галлия, в частности, к созданию омических и барьерных контактов для гетероструктурных полевых транзисторов с высокой подвижностью электронов.
Известен полевой транзистор (Cheng-Guan Yuan, S.M. Joseph Liu, Der-Wei Tu, Rex Wu, Jeff Huang Frank Chen, Yu-Chi Wang / 0.15 Micron Gate 6-inch pHEMT Technology by Using I-Line Stepper // CS Mantech Conference, 2009, Florida, USA), в котором омические контакты выполнены на основе многослойной композиции Au/Ge/Ni/Au, Т-образные затворы длиной 0,15 мкм на основе трёхслойной композиции Ti/Pt/Au. Толщина слоёв золота находится в диапазоне от 20 до 4000 нм, толщина слоёв Pt в диапазоне от 20 до 50 нм.
Недостатком данного транзистора является высокая стоимость металлизации омических контактов и межэлементных соединений, связанная с применением толстых слоёв Au, а также тонких слоёв Pt.
Известна конструкция затвора полевого транзистора Шоттки (патент US 6787910 МПК H01L27/06 опубл. 07.09.2004), в котором затворная металлизация выполнена на основе полностью бездрагметальной трёхслойной металлизации, где барьерообразующий слой Ti располагается на поверхности полупроводниковой пластины, слой диффузионного барьера выполнен из металлов группы Co или Mo и располагается на поверхности барьерообразующего слоя, а проводящий слой Cu располагается на поверхности слоя диффузионного барьера.
К недостаткам данного транзистора является низкая термостабильность электрических параметров барьерного контакта, вследствие проникновения быстро диффундирующих атомов меди в GaAs при повышенной температуре.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является транзистор на основе полупроводникового соединения (патент US 7368822 МПК H01L23/48, опубл. 06.05.2008). Устройство представляет собой полевой транзистор с барьером Шоттки, либо гетероструктурный полевой транзистор с высокой подвижностью электронов, либо гетеробиполярный транзистор, состоящий из омических контактов и воздушных мостов, в которых омические контакты выполнены на основе трёхслойной металлизации Pd/Ge/Cu, где слой Pd располагается на поверхности полупроводниковой пластины и имеет толщину 5-100 нм, слой Ge расположен на поверхности слоя Pd и имеет толщину 50-1000 нм, а слой Cu расположен на поверхности слоя Ge и имеет толщину 50-1000 нм.
К недостаткам данного транзистора является низкая термостабильность электрических параметров омического контакта, вследствие проникновения быстро диффундирующих атомов меди в GaAs при повышенной температуре.
Задачей настоящей полезной модели является повышение термической стабильности электрических параметров, как омических и барьерных контактов, так и Т-образного затвора гетероструктурного полевого транзистора на основе полупроводникового соединения арсенида галлия.
Поставленная техническая задача решается за счет того, что транзистор на основе полупроводникового соединения арсенида галлия выполнен из полупроводниковой пластины с буферным, донорным, канальным, барьерным и контактными слоями, включающий в свой состав омические контакты истока и стока и Т-образный затвор. Омический контакт выполнен на основе четырехслойной металлизации Pd/Ge/Al/Pd, при этом слой Pd толщиной 5-100 нм расположен на поверхности полупроводниковой пластины, слой Ge толщиной 50-1000 нм расположен на поверхности слоя Pd, слой Al толщиной 50-1000 нм расположен на поверхности слоя Ge, слой Pd толщиной 5-100 нм расположен на поверхности слоя А1. Т-образный затвор выполнен на основе трехслойной композиции состоящей из барьерообразующего слоя Ti толщиной 10-200 нм, расположенного на поверхности полупроводниковой пластины, проводящего слоя на основе Al толщиной 10-1000 нм, расположенного на поверхности барьерообразующего слоя, и защитного слоя на основе Pd толщиной 10 - 200 нм, расположенного на поверхности проводящего слоя Al.
Сущность настоящей полезной модели поясняется иллюстрацией, на которой в разрезе отображено предложенное устройство.
На рисунке отображены следующие конструктивные элементы устройства:
1 - полупроводниковая подложка
2 - меза-изоляция
3 - эпитаксиальная гетероструктура
3с - буферный слой
3а - канальный слой
3d - донорный слой
3e - барьерный слой
3b - контактный слой
4,5 - омические контакты к областям стока и истока
4a, 5a - барьерообразующий слой
4b, 5b - легирующий слой
4c, 5c - проводящий слой
4d, 5d - защитный слой
6 - Т-образный затвор
6a - барьерообразующий слой
6b - проводящий слой
6с - защитный слой.
Устройство представляет собой гетероструктурный полевой транзистор с высокой подвижностью электронов на основе полупроводникового соединения арсенида галлия, который состоит из подложки 1, в которой области расположения транзисторов разделены меза-изоляцией 2, эпитаксиальной гетероструктуры 3, включающей буферный слой 3c, канальный слой 3a, донорный слой 3d, барьерный слой 3e, контактный слой 3b, омического контакта истока 4 и стока 5, выполненных на основе четырехслойной металлизации Pd/Ge/Al/Pd. Слой Pd располагается на поверхности полупроводниковой пластины и имеет толщину 5-100 нм, слой Ge расположен на поверхности слоя Pd и имеет толщину 50-1000 нм, слой Al расположен на поверхности слоя Ge и имеет толщину 50-1000 нм, слой Pd расположен на поверхности слоя Al и имеет толщины 5-100 нм. Т-образный затвор 6 выполнен на основе трёхслойной композиции и состоящего из барьерообразующего слоя 6a на основе Ti толщиной 10-200 нм, расположенного на поверхности полупроводниковой пластины, проводящего слоя 6b на основе Al толщиной 10-1000 нм, расположенного на поверхности слоя барьерообразующего слоя и защитного слоя 6c на основе Pd толщиной 10 - 200 нм, расположенного на поверхности проводящего слоя Al.
Технический результат обеспечивается тем, что используется пленка Al в качестве проводника в составе металлизации омического контакта и Т-образного затвора, а также защитного слоя на основе пленки Pd, что позволяет значительно повысить термическую стабильность электрических параметров омических и барьерных контактов, и как результат, повысить надежностные характеристики транзистора.
Кроме того, предложенное решение позволяет снизить стоимость его изготовления, так как в составе металлизации омического контакта и Т-образного затвора транзистора отсутствует золото.
Предлагаемая полезная модель может использоваться в устройствах при проектировании сетей 5G.