一种高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件制造技术

本发明专利技术涉及一种高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件，包括：衬底层；若干沟道层，若干所述沟道层依次叠于所述衬底层上；栅极，设置在若干所述沟道层的两侧和顶部，并位于所述GaN晶体管器件的中间位置处，而且至少最底层的所述沟道层的两侧不设置所述栅极，其中，所述栅极包括栅介质层和栅金属层；源极，设置在所述若干沟道层上，并位于所述GaN晶体管器件的靠近一侧的位置处；漏极，设置在所述若干沟道层上，并位于所述GaN晶体管器件的靠近另一侧的位置处。本发明专利技术的GaN晶体管器件具有较小的开态电阻，同时具有较大的电流驱动能力，而且线性度高、功耗小。

【技术实现步骤摘要】
一种高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件
本专利技术属于微电子
，具体涉及一种高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件。
技术介绍
近年来以SiC和GaN为代表的第三代宽禁带半导体以其大禁带宽度、高击穿电场、高热导率、高饱和电子速度和异质结界面2DEG浓度高等特性，使其受到广泛关注。GaN材料凭借着AlGaN/GaN异质结形成的高浓度的二维电子气，在大电流与高频方面比现有SiMOSFET器件具有明显的优越特性，因此近些年来国内外研究者对其进行了广泛而深入的研究。AlGaN/GaN异质结高电子迁移率晶体管HEMT在高温器件及大功率微波器件方面已显示出了得天独厚的优势，追求器件高频率、高压、高功率吸引了众多的研究。为了进一步推动GaN异质结器件在更大电流、更高功率、更低功耗、更高频率、开关模式、多值逻辑门等领域的应用，对于多沟道多异质结材料和绝缘栅器件的研究就显得很有必要。目前，常规的多沟道器件或纳米沟道三维栅结构器件大多采用肖特基接触制作栅电极。肖特基接触具有较大的反向泄漏电流，该泄漏电流的产生会增大静态功耗，降低击穿电压，同时降低器件噪声特性。因此，有必要提供一种多沟道AlGaN/GaN高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术提供了一种高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件，包括：<br>衬底层；若干沟道层，若干所述沟道层依次叠于所述衬底层上；栅极，设置在若干所述沟道层的两侧和顶部，并位于所述GaN晶体管器件的中间位置处，而且至少最底层的所述沟道层两侧不设置所述栅极，其中，所述栅极包括栅介质层和栅金属层；源极，设置在所述若干沟道层上，并位于所述GaN晶体管器件的靠近一侧的位置处；漏极，设置在所述若干沟道层上，并位于所述GaN晶体管器件的靠近另一侧的位置处。在本专利技术的一个实施例中，所述沟道层包括自下而上设置的GaN缓冲层和AlGaN势垒层，所述GaN缓冲层和所述AlGaN势垒层形成AlGaN/GaN异质结。在本专利技术的一个实施例中，所述AlGaN势垒层的厚度为15～25nm。在本专利技术的一个实施例中，所述衬底层为Si衬底、蓝宝石或SiC衬底。在本专利技术的一个实施例中，所述栅介质层设置在所述栅极的两侧与底部，所述栅金属层设置在所述栅极的两侧、底部与顶部，其中，所述栅金属层覆盖在所述栅介质层上。在本专利技术的一个实施例中，所述栅极的顶部和侧面与其接触的所述沟道层形成三维栅鳍结构，所述三维栅鳍结构的宽度为30～70nm。在本专利技术的一个实施例中，所述栅极的底面与其接触的所述沟道层形成平面栅结构。在本专利技术的一个实施例中，所述栅介质层为高K介质层，其厚度为2～4nm。在本专利技术的一个实施例中，还包括钝化层，所述钝化层设置在所述若干沟道层上未被覆盖的位置处。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术的高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件设置有若干AlGaN/GaN异质结沟道层，使得源极与漏极之间能形成多个并联的二维电子气通路，可以大大降低源极与漏极之间的电阻，使得器件具有较小的开态电阻，同时具有较大的电流驱动能力。2、本专利技术的高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件采用侧栅与顶栅同时控制上层沟道栅电极，显著的提高了栅控能力，三维栅鳍结构使得栅电极能从侧面对沟道电子进行控制，明显加强了对上层沟道的栅控能力，提高了器件跨导和器件增益能力，采用三维栅鳍结构与平面栅复合栅结构，利用类似顶栅的栅电极对下方沟道进行控制，显著提高了电极对下层沟道的栅控能力。3、本专利技术的高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件采用了平面栅和三维栅鳍结构复合的复合栅结构，使得器件具有较小的亚阈值摆幅，并使器件具有良好的开关特性，通过复合的栅电极结构对器件跨导进行调制，可以使得跨导曲线峰值区域展宽，从而提高器件的线性度。4、本专利技术的高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件采用绝缘侧栅结构，可以降低器件三维栅鳍结构处侧栅的关态泄漏电流，而且能够降低平面栅结构的漏电，从而提高器件的开关比，减小器件功耗，减小器件噪声，同时提高器件的击穿电压，提高栅电极的正向耐压。5、本专利技术的高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件采用绝缘侧栅结构，在三维栅鳍结构中的顶栅处不加入栅介质，能够有效的提高栅电极对于底层沟道的控制能力。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件的源漏方向的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件的栅电极剖面结构示意图。图3a-3i是本专利技术实施例提供的一种高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件的源漏方向工艺流程示意图；图4a-4j是本专利技术实施例提供的一种高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件的栅极截面工艺流程示意图；图5-图7是本专利技术实施例提供的一种高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件的特性仿真对比图。具体实施方式为了进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本专利技术提出的一种高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件进行详细说明。有关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本专利技术为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本专利技术的技术方案加以限制。实施例一请结合参见图1和图2，图1是本专利技术实施例提供的一种高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件的源漏方向的结构示意图，图2是本专利技术实施例提供的一种高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件的栅电极剖面结构示意图。如图所示，本实施例的高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件，包括：衬底层1；若干沟道层，若干所述沟道层依次叠于衬底层1上；栅极2，设置在若干所述沟道层的两侧和顶部，并位于所述GaN晶体管器件的中间位置处，而且至少最底层的所述沟道层两侧不设置栅极2，其中，栅极2包括栅介质层201和栅金属层202；源极3，设置在所述若干沟道层上，并位于所述GaN晶体管器件的靠近一侧的位置处；漏极4，设置在所述若干沟道层上，并位于所述GaN晶体管器件的靠近另一侧的位置处。优选地，所述沟道层包括自下而上设置的GaN缓冲层和AlGaN势垒层，所述GaN缓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件，其特征在于，包括：/n衬底层(1)；/n若干沟道层，若干所述沟道层依次叠于所述衬底层(1)上；/n栅极(2)，设置在若干所述沟道层的两侧和顶部，并位于所述GaN晶体管器件的中间位置处，而且至少最底层的所述沟道层两侧不设置所述栅极(2)，其中，所述栅极(2)包括栅介质层(201)和栅金属层(202)；/n源极(3)，设置在所述若干沟道层上，并位于所述GaN晶体管器件的靠近一侧的位置处；/n漏极(4)，设置在所述若干沟道层上，并位于所述GaN晶体管器件的靠近另一侧的位置处。/n

【技术特征摘要】
1.一种高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件，其特征在于，包括：
衬底层(1)；
若干沟道层，若干所述沟道层依次叠于所述衬底层(1)上；
栅极(2)，设置在若干所述沟道层的两侧和顶部，并位于所述GaN晶体管器件的中间位置处，而且至少最底层的所述沟道层两侧不设置所述栅极(2)，其中，所述栅极(2)包括栅介质层(201)和栅金属层(202)；
源极(3)，设置在所述若干沟道层上，并位于所述GaN晶体管器件的靠近一侧的位置处；
漏极(4)，设置在所述若干沟道层上，并位于所述GaN晶体管器件的靠近另一侧的位置处。


2.根据权利要求1所述的高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件，其特征在于，所述沟道层包括自下而上设置的GaN缓冲层和AlGaN势垒层，所述GaN缓冲层和所述AlGaN势垒层形成AlGaN/GaN异质结。


3.根据权利要求2所述的高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件，其特征在于，所述AlGaN势垒层的厚度为15～25nm。


4.根据权利要求1或2所述的高线性度复合绝缘侧栅结构的GaN晶体管器件，其特征在于，所述衬底...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冲，刘凯，马晓华，郑雪峰，李昂，赵垚澎，何云龙，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61