[發明專利]一種低寄生電阻射頻功率器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201310098173.7
• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN103219378A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 張衛;劉曉勇;王鵬飛
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于射頻功率器件領域，涉及一種射頻功率器件，具體涉及一種低寄生電阻射頻功率器件及其制備方法。

背景技術

高電子遷移率晶體管（High?Electron?Mobility?Transistors，HEMT）被普遍認為是最有發展前途的高速電子器件之一。由于具有超高速、低功耗、低噪聲的特點(尤其在低溫下)，能極大地滿足超高速計算機及信號處理、衛星通信等用途上的特殊需求，故而?HEMT?器件受到廣泛的重視。作為新一代微波及毫米波器件,HEMT?器件無論是在頻率、增益還是在效率方面都表現出無與倫比的優勢。經過?10?多年的發展,HEMT?器件已經具備了優異的微波、毫米波特性,已成為?2～100?GHz?的衛星通信、射電天文等領域中的微波毫米波低噪聲放大器的主要器件。同時,HEMT?器件也是用來制作微波混頻器、振蕩器和寬帶行波放大器的核心部件。

目前氮化鎵基的HEMT射頻功率器件大多采用后柵工藝制造，其制造的工藝流程主要包括：首先制造源、漏電極。光刻歐姆接觸窗口，利用電子束蒸發形成多層電極結構，剝離工藝形成源、漏接觸，使用快速熱退火(RTA)設備，在900℃、30?Sec氬氣保護條件下形成良好的源、漏歐姆接觸。然后光刻出需刻蝕掉的區域，并使用反應離子束刻蝕(RIE)設備，通入氯化硼，刻蝕臺階。最后再次利用光刻、電子束蒸發和剝離工藝形成肖特基勢壘柵金屬。但是隨著器件尺寸的縮小，這種后柵工藝的方法難以實現HEMT器件的柵極與源極、漏極位置的精確對準，造成產品參數的漂移。

發明內容

本發明的目的在于提出一種低寄生電阻射頻功率器件及其制備方法，以實現射頻功率器件的柵極與源極位置的自對準，減小產品參數的漂移，增強射頻功率器件的電學性能。

本發明所提出了一種低寄生電阻射頻功率器件，包括：

在襯底上依次形成的氮化鎵鋁緩沖層、氮化鎵溝道層、氮化鎵鋁隔離層；

在所述氮化鎵鋁隔離層之上形成的柵介質層；

在所述柵介質層之上形成的柵疊層區，包括柵極以及位于柵極之上的鈍化層；

在所述柵疊層區的兩側形成的第一柵極側墻；

在所述氮化鎵溝道層之上，所述柵極的一側形成的漏極以及在所述柵極的非漏極側形成的源極；

只在所述柵疊層區靠近漏極的一側位于所述第一柵極側墻與漏極之間形成的第二柵極側墻。

如上所述的低寄生電阻射頻功率器件，在所述第一柵極側墻之上靠近漏極一側形成的與所述源極相連的場板，且在器件的溝道長度方向上，所述場板向所述第二柵極側墻以及所述位于柵極之上的鈍化層上延伸。

本發明還提出了上述低寄生電阻射頻功率器件的制備方法，具體步驟如下：

在襯底上依次淀積氮化鎵鋁緩沖層、氮化鎵溝道層、氮化鎵鋁隔離層；

以光刻膠作為刻蝕阻擋層，依次刻蝕氮化鎵鋁隔離層、氮化鎵溝道層、氮化鎵鋁緩沖層以形成有源區，之后去膠；

在所形成的結構的暴露表面上依次淀積第一層絕緣薄膜、第一層導電薄膜、第二層絕緣薄膜；

進行光刻、顯影定義出器件的柵疊層區的位置；

以光刻膠作為刻蝕阻擋層，依次刻蝕掉暴露出的第二層絕緣薄膜和第一層導電薄膜，之后去膠，未被刻蝕掉的第一層導電薄膜和第二層絕緣薄膜形成器件的柵極以及位于柵極之上的鈍化層；

在所形成的結構的暴露表面上淀積第三層絕緣薄膜，并刻蝕所形成的第三層絕緣薄膜在柵疊層區的兩側形成第一柵極側墻；

在所形成的結構的暴露表面上淀積一層多晶硅，并對所形成的多晶硅進行回刻，其中，僅源極位置處的多晶硅沒有被刻蝕掉；

在所形成的結構的暴露表面上淀積第四層絕緣薄膜，并刻蝕所形成的第四層絕緣薄膜在柵疊層區靠近漏極的一側形成第二柵極側墻；

刻蝕掉剩余的多晶硅，并繼續刻蝕掉暴露出的第一層絕緣薄膜；

繼續刻蝕掉暴露出的氮化鎵鋁隔離層以暴露出所形成的氮化鎵溝道層；

通過光刻工藝形成圖形，以一個圖形暴露出源極和漏極的位置；

通過外延工藝生長摻雜硅的氮化鎵或者氮化鎵鋁，在暴露出的氮化鎵溝道層之上形成器件的源極和漏極；

在靠近漏極一側的第一柵極側墻之上形成與源極相連的場板，且在器件的溝道長度方向上，該場板向第二柵極側墻以及位于柵極之上的鈍化層上延伸。

如上所述的低寄生電阻射頻功率器件的制備方法，所述的第一層絕緣薄膜為氧化硅、氮化硅、氧化鉿或者為三氧化二鋁，所述的第二層絕緣薄膜、第三層絕緣薄膜和第四層絕緣薄膜為氧化硅或者為氮化硅。