【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件，特别是涉及一种线性度提高的氮化镓器件及其制备方法。
技术介绍
1、随着无线通讯市场的不断发展和军事国防领域的进步，对微波功率器件性能的要求也日益提高，这推动了微波功率器件的快速发展。第三代半导体材料，如氮化镓(gan)和碳化硅(sic)，在这一进程中发挥着重要作用，展现出卓越的大功率应用特性。氮化镓(gan)具有禁带宽度大、高电子饱和速率、耐高压、耐高温和热稳定性好等出色的物理特性。它被认为是应用于高压、高频、高温和抗辐射等领域的理想材料。在光电子、高温大功率器件以及射频微波器件应用等领域，氮化镓都有着广阔的前景。
2、氮化镓高电子迁移率场效应管(gan hemt)器件的跨导(gm)随栅极电压(vgs)变化曲线如附图1所示，随着vgs增加，gm会先上升后下降。跨导(gm)表示的是输出端电流变化与输入端电压变化之间的关系。功率放大器(pa)的非线性性质导致一系列问题，比如频谱泄露、输出功率过早饱和和信号失真，这些问题不仅影响系统性能，还增加了系统设计的难度。此外，在无线通讯领域的音视频文件传输过程中，pa的非线性问题会导致声音和图像信息的失真，为了得到更好的信号传输保真度，就要求氮化镓器件拥有高线性度。
3、提升氮化镓器件的线性度的方法一般为设计更复杂的外延结构或者对器件的结构进行刻蚀等工艺来实现特殊的结构。前者方案对于器件外延的要求较高，成本也会提升而后者方案使用了刻蚀的办法来实现结构，刻蚀会引入更多的刻蚀损伤等问题，从而影响器件可靠性和良率，制程工艺也更加复杂。
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5、cn101488457a的专利文献公开了一种提高氮化镓高电子迁移率晶体管线性度的方法，该方法通过在常规结构alxga1-xn/gan异质结之间插入一层alyga1-yn插入层，形成alxga1-xn/alyga1-yn/gan。通过优化势垒层alxga1-xn的厚度和al组分x的值，可以使得alxga1-xn/alyga1-yn之间形成住2deg中的横向电场et降低到一个适度的值，从而得到器件的最大线性度；该方法需要设计更复杂的外延结构，因此对于器件外延结构的质量要求较高，制造成本更高。
6、因此，亟需开发一种氮化镓器件，来解决上述问题。
技术实现思路
1、基于现有技术中存在的缺陷和不足，本专利技术提供了一种线性度提高的氮化镓器件，利用双晶向的迁移率与二维电子气(2deg)浓度不同的性质，可以实现器件的跨导平坦度调制，从而实现更高的线性度，同时避免了势垒层刻蚀引入的刻蚀损伤；具体地，本专利技术在m晶面gan上直接外延常规的alxga1-xn/gan异质结再进行双晶向沟道的氮化镓器件的制备即可实现高线性度，不需要特殊的外延结构，从而降低了外延设计的成本。
2、本专利技术中，线性度是指器件在输入信号变化时输出信号的变化程度。
3、本专利技术的一个目的在于，提供一种线性度提高的氮化镓器件，所述线性度提高的氮化镓器件从上至下依次包括如下结构：电极延伸部分、v型结构和基底结构；
4、其中
5、基底结构：所述基底结构自上而下包括缓冲层和衬底；
6、所述缓冲层自上而下包括第二缓冲层和第一缓冲层；
7、v型结构：所述v型结构设置在所述第一缓冲层之上，所述v型结构为横截面形状为v型的多层结构，所述v型结构自上而下依次为电极层、势垒层和第二缓冲层；
8、所述第二缓冲层为所述第一缓冲层在v型结构上的延伸部分；
9、所述v型结构的电极层的全部表面和所述第二缓冲层的外侧，均被si3n4形成的钝化层所覆盖；
10、所述电极层由源极、漏极和栅极组成，其中
11、栅极沉积于v型结构的中心位置，源极和漏极分别沉积于v型结构的两端，并且源极和漏极与栅极之间均留有空隙；
12、电极延伸部分：所述源极、漏极和栅极均部分向器件上方延伸，分别形成源极、漏极和栅极的电极延伸部分。
13、进一步地，所述第一缓冲层和第二缓冲层的材料均为m晶面gan材料。
14、进一步地，所述源极和相邻的栅极的一端的源栅空隙的长度为1-3um。
15、进一步地，所述漏极和相邻的栅极的一端的漏栅空隙的长度为3-6um。
16、进一步地，所述漏栅空隙的长度大于所述源栅空隙的长度。
17、进一步地，所述衬底的材料选自硅、蓝宝石、碳化硅、金刚石的一种或多种。
18、进一步地，所述栅极、源极和漏极均独立地为多层金属电极，多层金属电极的材料，每层独立地选自金、铝、钛、银、铜、铂、镍的一种或多种。
19、进一步地，所述势垒层材料为alxga1-xn材料，其中，x的取值范围为0.2-0.34。
20、本专利技术还提供了所述线性度提高的氮化镓器件的制备方法，所述线性度提高的氮化镓器件的制备方法包括如下步骤：
21、s1、准备多层结构的基底，所述多层结构的基底从上到下依次为势垒层、缓冲层和衬底；
22、s2、对所述基底进行刻蚀，将势垒层和缓冲层的一部分，刻蚀为v型结构，使得缓冲层被刻蚀成位于基底结构第一缓冲层和位于v型结构的第二缓冲层；
23、s3、在所述v型结构的势垒层上，分别沉积栅极、源极和漏极，形成电极层；
24、s4、在所述电极层，和部分所述第一缓冲层的外表面，进行si3n4钝化处理，并控制si3n4的厚度，形成钝化层；
25、s5、对所述钝化层进行与源极、漏极和栅极的互联通孔刻蚀，并且完成对源极、漏极和栅极的电极延伸部分的制备。
26、进一步地，所述钝化层的厚度为100-300nm。
27、进一步地，所述v型结构中，两条边的夹角为60-80°。
28、进一步地，所述钝化层的制备方法为cvd工艺。
29、进一步地，所述栅极、源极和漏极和所述势垒层，形成欧姆接触。
30、本专利技术的有益效果如下：
31、1、通过本结构可以使得氮化镓器件实现更好的跨导平坦度，从而实现更高的线性度。氮化镓射频器件的线性度提高意味着在其操作范围内，器件的响应更接近输入信号的线性关系。更高的线性度通常意味着器件在处理复杂的射频信号时能够更准确、更可靠地保持信号的原始形状，而不引入非线性失真。
32、2、令人意外地发现，本方法需要在m晶面gan外延片上进行特定晶向夹角的氮化镓器件制备，然而，其他极性面如ga面的氮化镓外延片上二维电子气密度与电子迁移率随晶向变化不本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种线性度提高的氮化镓器件，其特征在于，所述线性度提高的氮化镓器件从上至下依次包括如下结构：电极延伸部分、V型结构和基底结构；
2.根据权利要求1所述线性度提高的氮化镓器件，其特征在于，所述第一缓冲层和第二缓冲层的材料均为m晶面GaN材料。
3.根据权利要求1所述线性度提高的氮化镓器件，其特征在于，所述源极和相邻的栅极的一端的源栅空隙的长度为1-3um。
4.根据权利要求3所述线性度提高的氮化镓器件，其特征在于，所述漏极和相邻的栅极的一端的漏栅空隙的长度为3-6um。
5.根据权利要求4所述线性度提高的氮化镓器件，其特征在于，所述漏栅空隙的长度大于所述源栅空隙的长度。
6.根据权利要求1所述线性度提高的氮化镓器件，其特征在于，所述势垒层材料为AlxGa1-xN材料，其中，X的取值范围为0.2-0.34。
7.权利要求1-6任一项所述线性度提高的氮化镓器件的制备方法，其特征在于，所述线性度提高的氮化镓器件的制备方法包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述线性度提高的氮化镓器件的制备方法，其特征在于
9.根据权利要求7所述线性度提高的氮化镓器件的制备方法，其特征在于，所述V型结构中，两条边的夹角为60-80°。
10.根据权利要求7所述线性度提高的氮化镓器件的制备方法，其特征在于，所述钝化层的制备方法为CVD工艺。
...【技术特征摘要】
1.一种线性度提高的氮化镓器件，其特征在于，所述线性度提高的氮化镓器件从上至下依次包括如下结构：电极延伸部分、v型结构和基底结构；
2.根据权利要求1所述线性度提高的氮化镓器件，其特征在于，所述第一缓冲层和第二缓冲层的材料均为m晶面gan材料。
3.根据权利要求1所述线性度提高的氮化镓器件，其特征在于，所述源极和相邻的栅极的一端的源栅空隙的长度为1-3um。
4.根据权利要求3所述线性度提高的氮化镓器件，其特征在于，所述漏极和相邻的栅极的一端的漏栅空隙的长度为3-6um。
5.根据权利要求4所述线性度提高的氮化镓器件，其特征在于，所述漏栅空隙的长度大于所述源栅空隙的长度。
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【专利技术属性】
技术研发人员：于洪宇，王沛然，汪青，何佳琦，邓宸凯，樊涤非，陶赓名，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：
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