【技术实现步骤摘要】
本技术属于半导体器件，具体涉及一种多沟道鳍式高电子迁移率场效应晶体管。
技术介绍
1、随着高电子迁移率晶体管(hemt)器件特征尺寸的不断减小，传统平面器件的栅控能力越来越弱，为了器件能够正常关断，不得不降低异质结势垒层的厚度，但器件的输出功率同时也会随之降低。鳍式(fin)结构是增加hemt栅控能力的主流方法之一。鳍式高电子迁移率场效应晶体管(fin-hemt)的原理是在平面hemt的基础上对沟道增加了侧栅的控制，形成顶栅和侧栅的阈值耦合，从而增加器件栅控能力以及器件的线性度。此外，引入多沟道外延结构，能使器件从单层二维电子气(2deg)变为多层2deg以降低导通电阻，还能增加器件的输出功率。然而，上下沟道间存在的耦合作用会影响整体二维电子气的浓度分布，使得多沟道器件的总电子浓度小于多个单沟道器件的电子浓度总和。例如，现有技术一《pulsedmetal organic chemical vapor deposition of nearly latticed-matched inaln/gan/inaln/gan double-channel high electron mobility transistors》(https://doi.org/10.1063/1.3675453)中通过采用inaln/gan/inaln/gan双沟道设计，以及外延生长条件的优化，提高了器件的电子浓度，降低了外延方阻。但是该方案中，沟道之间存在耦合效应，下沟道的电子浓度远低于上沟道，使得多沟道器件的总电子浓度小于多个单沟道器件的电子浓度总和，无法
2、现有技术二《high current and linearity algan/gan/-graded-algan:si-doped/gan heterostructure for low voltage power amplifier application》(doi:10.1109/led.2023.3241763)中公开了一种势垒层掺杂的多沟道hemt，通过对alxga1-xn势垒层进行n型掺杂来补偿电子，抵消沟道耦合效应对器件电流的影响。该方案虽然可以抵消沟道耦合效应的影响，但是掺杂会带来杂质散射效应，导致降低了2deg的电子迁移率。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中沟道与沟道之间的耦合问题以及势垒层掺杂带来的电子迁移率降低的问题，本技术提供一种多沟道鳍式高电子迁移率晶体管(fin-hemt)。该fin-hemt具有漏电少、输出功率高、电子迁移率高、线性度高的优点。
2、具体地，本技术采用如下技术方案来实现上述目的：
3、一种多沟道鳍式高电子迁移率晶体管，由下至上依次包括衬底、缓冲层、多个依次叠加设置的沟道，以及栅电极、源电极和漏电极；每个所述沟道由下至上依次包括第一隔离层、沟道层和势垒层；所述沟道两侧分别为源区和漏区，所述源电极设置在所述源区的上表面，所述漏电极设置在所述漏区的上表面；在与所述源电极到所述漏电极方向垂直且与所述衬底到所述缓冲层的方向垂直的方向上，所述沟道上刻蚀有多个依次排列的沟槽；所述沟道的上表面、所述沟槽的内壁、所述源区的上表面和所述漏区的上表面形成有一体的第二隔离层；所述栅电极在所述沟道上表面的所述第二隔离层的上表面和所述沟槽内壁的所述第二隔离层的表面形成鳍式栅电极；所述沟道层为gan层，厚度为20～100nm；所述势垒层为氮化镓铝层，厚度为8～30nm。
4、在优选的实施方案中，所述缓冲层为fe或c掺杂的gan层，厚度为500～2200nm。
5、在优选的实施方案中，所述第一隔离层为氮化铝铟的氧化物层，厚度为10～300nm。
6、在进一步优选的实施方案中，所述第一隔离层为in0.17al0.83n层。
7、在优选的实施方案中，所述势垒层为alxga1-xn层，其中0.15＜x≤0.3。
8、在优选的实施方案中，所述源区和所述漏区均为n+掺杂的gan层。
9、在进一步优选的实施方案中，所述n+掺杂的gan层的掺杂元素为si，掺杂浓度为1×1019～1×1020cm-3。
10、在优选的实施方案中，所述衬底为gan衬底、si衬底、sic衬底、al2o3衬底、ga2o3衬底中任意一种；所述衬底的厚度为375～1000μm。
11、在优选的实施方案中，所述第二隔离层由氮化镓铝的氧化物层、gan的氧化物层与所述第一隔离层组成。
12、在进一步优选的实施方案中，所述第二隔离层由alxga1-xn的氧化物层、gan的氧化物层与所述第一隔离层组成，其中，0.15＜x≤0.3。
13、在优选的实施方案中，所述栅电极由ni层、pt层、ir层、w层、tin层、tiw层中至少一层与au层组成。
14、本技术的技术方案具有以下有益效果：(1)低漏电特性：采用第二隔离层作为栅介质层，用于隔离肖特基金属与2deg，降低了器件的反向漏电。(2)高输出功率：第一隔离层为氮化铝铟的氧化物层，其不具备极化效应，可以作为沟道与沟道之间的隔离层，消除沟道与沟道之间的耦合效应，提升沟道间的电子浓度，从而提高了器件的输出功率。(3)高电子迁移率：本技术的器件结构使用第一隔离层隔离了沟道之间的耦合效应，因此无需对势垒层进行掺杂，沟道电子迁移率不会受到杂质散射的负面影响，从而具有更高的电子迁移率。(4)高线性度：鳍式结构的侧栅及顶栅的阈值耦合效应，可以提高器件的跨导平坦度，提高器件在射频工作下的线性度。
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1.一种多沟道鳍式高电子迁移率场效应晶体管，其特征在于，由下至上依次包括衬底、缓冲层、多个依次叠加设置的沟道，以及栅电极、源电极和漏电极；每个所述沟道由下至上依次包括第一隔离层、沟道层和势垒层；所述沟道两侧分别为源区和漏区，所述源电极设置在所述源区的上表面，所述漏电极设置在所述漏区的上表面；在与所述源电极到所述漏电极方向垂直且与所述衬底到所述缓冲层的方向垂直的方向上，所述沟道上刻蚀有多个依次排列的沟槽；所述沟道的上表面、所述沟槽的内壁、所述源区的上表面和所述漏区的上表面形成有一体的第二隔离层；所述栅电极在所述沟道上表面的所述第二隔离层的上表面和所述沟槽内壁的所述第二隔离层的表面形成鳍式栅电极；所述沟道层为GaN层，厚度为20～100nm；所述势垒层为氮化镓铝层，厚度为8～30nm。
2.根据权利要求1所述的多沟道鳍式高电子迁移率场效应晶体管，其特征在于，所述缓冲层为Fe或C掺杂的GaN层，厚度为500～2200nm。
3.根据权利要求1所述的多沟道鳍式高电子迁移率场效应晶体管，其特征在于，所述第一隔离层为氮化铝铟的氧化物层，厚度为10～300nm。
...【技术特征摘要】
1.一种多沟道鳍式高电子迁移率场效应晶体管，其特征在于，由下至上依次包括衬底、缓冲层、多个依次叠加设置的沟道，以及栅电极、源电极和漏电极；每个所述沟道由下至上依次包括第一隔离层、沟道层和势垒层；所述沟道两侧分别为源区和漏区，所述源电极设置在所述源区的上表面，所述漏电极设置在所述漏区的上表面；在与所述源电极到所述漏电极方向垂直且与所述衬底到所述缓冲层的方向垂直的方向上，所述沟道上刻蚀有多个依次排列的沟槽；所述沟道的上表面、所述沟槽的内壁、所述源区的上表面和所述漏区的上表面形成有一体的第二隔离层；所述栅电极在所述沟道上表面的所述第二隔离层的上表面和所述沟槽内壁的所述第二隔离层的表面形成鳍式栅电极；所述沟道层为gan层，厚度为20～100nm；所述势垒层为氮化镓铝层，厚度为8～30nm。
2.根据权利要求1所述的多沟道鳍式高电子迁移率场效应晶体管，其特征在于，所述缓冲层为fe或c掺杂的gan层，厚度为500～2200nm。
3.根据权利要求1所述的多沟道鳍式高电子迁移率场效应晶体管，其特征在于，所述第一隔离层为氮化铝铟的氧化物层，厚度为10～300nm。
4.根据权利要求3所述的多沟道鳍式高电子迁移...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴畅，刘安，李程程，周瑞，刘捷龙，王凯，黄镇，何琦，邢绍琨，
申请(专利权)人：湖北九峰山实验室，
类型：新型
国别省市：
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