一种高障壁闸极场效电晶体结构

摘要

本发明为一种n+-砷化镓/p+-磷化铟镓/n-砷化镓异质接面高闸极障壁之场效电晶体。由于间极为磷化铟镓材料所构成，在磷化铟镓/砷化镓界面间具有约200meV的导带不连续度△Ec的存在，可有效地局限电子于通道层内，以得到一高转导值、低漏电流的良好元件特性。而在价带亦有约300meV的不连续度△Ev的存在，可有效阻挡电洞因撞击游离而奔向闸极的作用，故可增加其闸-汲极崩溃电压。根据以上所述优点，本发明之元件在高功率，大信号类比及数位交换电路的应用上深具潜力。

主权项

1.一种高障壁闸极场效电晶体结构,其包括:一基板,系由半绝缘砷化镓形成;一缓冲层,形成于该基板上;一n型通道层,形成于该缓冲层上,系由砷化镓材料构成;一高掺杂p型障壁空乏层,成长于该n型通道层上;以及一高掺杂n型盖层,成长于该高掺杂p型障壁空乏层上,系由砷化镓材料构成;其特征在上述n型通道层、高掺杂p型障壁空乏层、高掺杂n型盖层系共同构成驼峰式闸极且该上述之高掺杂p型障壁空乏层系由磷化铟镓材料形成。2.如申请专利范围第1项之一种高障壁闸极场效电晶体结构,该缓冲层包括:一第一无掺杂型砷化镓层;一p掺杂型之砷化镓层;以及一第二无掺杂型之砷化镓层;依序形成在基板上并构成平面式掺杂障壁(planar-doped barrier)。3.如申请专利范围第2项之高障壁闸极场效电晶体结构,其中该第一无掺杂型砷化镓层之厚度为0.5微米。4.如申请专利范围第2项之高障壁闸极场效电晶体结构,其中该p掺杂型之砷化镓层之厚度为50埃,浓度p=81018cm-3。5.如申请专利范围第2项之高障壁闸极场效电晶体结构,其中该第二无掺杂型之砷化镓层之厚度为500埃。6.如申请专利范围第1或第2项之一种高障壁闸极场效电晶体结构,其中该n型通道层系由单阶n掺杂之砷化镓层、双阶n掺杂之砷化镓层、三阶n掺杂之砷化镓层或多阶n掺杂之砷化镓层之一所形成者。7.如申请专利范围第6项之高障壁闸极场效电晶体结构,其中该三阶n掺杂之砷化镓通道层系为厚200埃,浓度n=51017cm-3与厚400埃,浓度n=2.51017cm-3及厚度1000埃,浓度n=11017cm-3的三阶掺杂式砷化镓层构成者为佳。8.如申请专利范围第1项之高障壁闸极场效电晶体结构,其中高掺杂p型磷化铟镓障壁空乏层系厚100埃,浓度p=61018cm-3。9.如申请专利范围第1项之高障壁闸极场效电晶体结构,其中该高掺杂n型砷化镓盖层系厚300埃,浓度n=61018cm-3。10.一种高障壁闸极场效电晶体,系由如申请专利范围第1项所述之结构完成者。图式简单说明:第一图系显示出依据本发明之高障壁闸极及具三阶掺杂式通道磷化铟镓/砷化镓异质接面场效电晶体结构图;第二图系显示出依据本发明元件之一的能带结构图;第三图系显示出依据本发明之元件的电流-电压特性图;第四图系显示出依据本发明之元件的闸极电流-电压特性图;以及第五图系显示出当汲极-源极电压为6V时,汲极饱和电流和转导値对闸极电压之关系图。