基于欧姆图形化调制多沟道间耦合性的HEMT器件及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于欧姆图形化调制多沟道间耦合性的HEMT器件及制备方法，包括：在衬底上依次生长缓冲层、N沟道的势垒沟道复合层、第一势垒层和帽层；N沟道的势垒沟道复合层包括间隔生长的第二势垒层与沟道层；在帽层上根据刻蚀图形和刻蚀占比光刻出欧姆图形化阵列区域，根据欧姆图形化阵列区域刻蚀帽层形成欧姆接触槽阵列；在帽层上光刻出源电、漏电极区域，分别在源、漏电极区域内的帽层上和欧姆接触槽阵列内形成源、漏电极；在帽层、源电极和漏电极上生长钝化层；刻蚀钝化层的中间区域直至帽层形成栅槽；在栅槽内和栅槽两侧的钝化层上形成T型栅电极；在源、漏和T型栅电极上沉积互联金属。本发明专利技术可以应用于高频高线性器件。本发明专利技术可以应用于高频高线性器件。本发明专利技术可以应用于高频高线性器件。

【技术实现步骤摘要】
基于欧姆图形化调制多沟道间耦合性的HEMT器件及制备方法


[0001]本专利技术属于半导体器件
，具体涉及一种基于欧姆图形化调制多沟道间耦合性的HEMT器件及制备方法。

技术介绍

[0002]随着现代通讯技术的提升以及通讯设备的发展，对无线通讯技术有了更高的要求，例如在5G通讯、卫星通讯以及雷达等应用领域中的功率放大器(Power Amplifier，简称PA)，其对频率、功率、功率附加效率、以及线性度等指标的要求逐渐提高。
[0003]为了实现大功率，需要提高输入功率，但是随着输入功率的提高，在器件固有特性影响下会产生信号的非线性变化，线性度很差，同时会带来功耗增大、功率附加效率变低、信号的准确性变差的问题。为了改善PAs的线性度，已经提出了多种电路级技术，例如前馈线性化技术、反馈线性化技术、预失真技术等。随着电路规模的增大以及频率的提高，电路级技术提升线性度的同时会带来提升电路的复杂度、抑制频率和功率的提升，所以需要在器件级找到提高器件线性度的办法。GaN作为第三代半导体，具有高电子饱和速度、高迁移率、高击穿场强、耐高温、抗辐照等优势。GaN基HEMT器件则由于极化特性会产生高浓度的二维电子气(Two
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Dimensional Electron Gas，简称2DEG)，在高频高功率应用中相比最成熟的Si基MOS器件拥有更大的潜力，目前已经用于电源适配器以及基站中。但是传统的HEMT器件随着尺寸的缩小，短沟道效应的影响越来越显著，导通电阻的阻值大，而且源漏区电阻的阻值随着输入功率的增大非线性变化，这使得在高频高功率应用时，较高的输入功率会产生线性度的退化以及功耗的提升。
[0004]基于以上原因，多年来人们不停在探究从器件级提升器件线性度的办法。2013年，麻省理工的Tomas Palacios等人在文献“Lee D S,Wang H,Hsu A,et al.Nanowire Channel InAlN/GaN HEMTs With High Linearity of gm and ft[J].IEEE Electron Device Letters,2013,34(8):969
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971”中提出了一种纳米线沟道器件(Fin结构)，其可以抑制access电阻随输入电流的变化，提高器件的线性度。2020年，俄亥俄州立大学的Shahadat H.Sohel等人在文献“Sohel S H,Rahman M W,Xie A,et al.Linearity Improvement With AlGaN Polarization
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Graded Field Effect Transistors With Low Pressure Chemical Vapor Deposition Grown SiNx Passivation[J].IEEE Electron Device Letters,2020,41(1):19
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22”中提出了一种渐变AlGaN沟道的HEMT器件，其说明HEMT器件中3DEG可以进一步抑制跨导的降低以及access电阻的提高，OIP3/PDC值为13.3dB。2021年，香港科技大学Kevin J.Chen等人在文献“Cui P,Jia M,Chen H,et al.InAlN/GaN HEMT on Si With fmax＝270GHz[J].IEEE Transactions on Electron Devices,2021,68(3):994
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999”中提出了一种双沟道强耦合器件，通过两个沟道间的耦合抑制access电阻的非线性变化，相比传统单沟器件，OIP3值提升了5.2dB。
[0005]但是，上述三种器件：利用Fin结构的器件在制备过程中刻蚀会减小沟道2DEG浓度，器件电流降低，同时给栅区域带来较大的刻蚀损伤，引入界面态、缺陷等问题，导致器件
线性度差；利用渐变AlGaN势垒层结构的器件在制备过程中工艺复杂性高以及对工艺精度的要求很高，而且为了实现势垒中Al组分的渐变，需要较厚的势垒层，会导致短沟道效应，导致器件线性度差；利用双沟道结构的制备过程中由多个异质结产生，越靠近衬底的沟道距离源漏欧姆金属越远，下方沟道的电子仅能依靠沟道耦合跃迁到上方沟道被漏极收集，导致器件线性度改善有限。上述三种方法均限制了器件在高频高线性领域的应用需求。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中所存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于欧姆图形化调制多沟道间耦合性的HEMT器件及制备方法。
[0007]本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种基于欧姆图形化调制多沟道间耦合性的HEMT器件的制备方法，包括：
[0009]获取衬底；
[0010]在所述衬底上依次生长缓冲层、N沟道的势垒沟道复合层、第一势垒层和帽层，N为大于1的整数；其中，所述N沟道的势垒沟道复合层包括N
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1个第二势垒层和N
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1个沟道层，所述第二势垒层与所述沟道层间隔生长；
[0011]在所述帽层上根据预设的刻蚀占比和刻蚀图形的形状光刻出欧姆图形化阵列区域，在所述欧姆图形化阵列区域内刻蚀所述帽层直至所述N沟道的势垒沟道复合层中对应第二势垒层的上表面形成欧姆接触槽阵列；其中，所述刻蚀占比为刻蚀图形总面积与欧姆接触区域面积的比值；所述欧姆接触槽阵列包括若干行列分布的欧姆接触槽，且同一列的欧姆接触槽的刻蚀深度相同；
[0012]在所述帽层上光刻出源电极区域和漏电极区域，分别在所述源电极区域和所述漏电极区域内的所述帽层上和所述欧姆接触槽阵列中每一欧姆接触槽内沉积欧姆金属形成源电极和漏电极；
[0013]在所述帽层、所述源电极和所述漏电极上生长钝化层；
[0014]刻蚀中间区域的所述钝化层直至所述帽层的上表面形成栅槽；
[0015]在所述栅槽内和所述栅槽两侧的钝化层上沉积栅金属形成T型栅电极；
[0016]刻蚀所述源电极和所述漏电极上的钝化层，在所述源电极、所述漏电极和所述T型栅电极上沉积互联金属。
[0017]在本专利技术一个实施例中，预设的所述刻蚀占比为1/N。
[0018]在本专利技术一个实施例中，2≤N≤5。
[0019]在本专利技术一个实施例中，预设的所述刻蚀图形的形状包括正方形，对应所述欧姆接触槽阵列中欧姆接触槽之间的最小间隔为其中，a1为正方形的边长，R为刻蚀占比。
[0020]在本专利技术一个实施例中，预设的所述刻蚀图形的形状包括圆形，对应所述欧姆接触槽阵列中欧姆接触槽之间的最小间隔为其中，a2为圆形的半径，R为刻蚀占比。
[0021]在本专利技术一个实施例中，预设的所述刻蚀图形的形状包括长方形，对应所述欧姆接触槽阵列中长边对应的欧姆接触槽之间的最小间隔为短边对应的欧姆接触槽之间的最小间隔为其中，a3、a4分别为长方形的长边和短边，R为刻蚀占比。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于欧姆图形化调制多沟道间耦合性的HEMT器件的制备方法，其特征在于，包括：获取衬底；在所述衬底上依次生长缓冲层、N沟道的势垒沟道复合层、第一势垒层和帽层，N为大于1的整数；其中，所述N沟道的势垒沟道复合层包括N
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1个第二势垒层和N
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1个沟道层，所述第二势垒层与所述沟道层间隔生长；在所述帽层上根据预设的刻蚀占比和刻蚀图形的形状光刻出欧姆图形化阵列区域，在所述欧姆图形化阵列区域内刻蚀所述帽层直至所述N沟道的势垒沟道复合层中对应第二势垒层的上表面形成欧姆接触槽阵列；其中，所述刻蚀占比为刻蚀图形总面积与欧姆接触区域面积的比值；所述欧姆接触槽阵列包括若干行列分布的欧姆接触槽，且同一列的欧姆接触槽的刻蚀深度相同；在所述帽层上光刻出源电极区域和漏电极区域，分别在所述源电极区域和所述漏电极区域内的所述帽层上和所述欧姆接触槽阵列中每一欧姆接触槽内沉积欧姆金属形成源电极和漏电极；在所述帽层、所述源电极和所述漏电极上生长钝化层；刻蚀中间区域的所述钝化层直至所述帽层的上表面形成栅槽；在所述栅槽内和所述栅槽两侧的钝化层上沉积栅金属形成T型栅电极；刻蚀所述源电极和所述漏电极上的钝化层，在所述源电极、所述漏电极和所述T型栅电极上沉积互联金属。2.根据权利要求1所述的基于欧姆图形化调制多沟道间耦合性的HEMT器件的制备方法，其特征在于，预设的所述刻蚀占比为1/N。3.根据权利要求1所述的基于欧姆图形化调制多沟道间耦合性的HEMT器件的制备方法，其特征在于，2≤N≤5。4.根据权利要求1所述的基于欧姆图形化调制多沟道间耦合性的HEMT器件的制备方法，其特征在于，预设的所述刻蚀图形的形状包括正方形，对应所述欧姆接触槽阵列中欧姆接触槽之间的最小间隔为其中，a1为正方形的边长，R为刻蚀占比。5.根据权利要求1所述的基于欧姆图形化调制多沟道间耦合性的HEMT器件的制备方法，其特征在于，预设的所述刻蚀图形的形状包括圆形，对应所述欧姆接触槽阵列中欧姆接触槽之间的最小间隔为其中，a2为圆形的半径，R为刻蚀占比。6.根据权利要求1所述的基于欧姆图形化调制多沟道间耦合性的HEMT器件的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：宓珉瀚，马晓华，王鹏飞，安思瑞，周雨威，张濛，侯斌，杨凌，
申请(专利权)人：西安电子科技大学广州研究院，
类型：发明
国别省市：