[發(fā)明專利]金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管射頻開關(guān)器件的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410283229.0
• 申請日: 2014-06-23
• 公開（公告）號: CN104091827B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李海鷗;周佳輝;閉斌雙;林子曾
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/26
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司45107
• 代理人: 陳躍琳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及射頻開關(guān)器件領(lǐng)域，具體涉及一種金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)射頻開關(guān)器件及制備方法。

背景技術(shù)

射頻開關(guān)是眾多無線通信系統(tǒng)中非常重要的元件。目前主要有PIN二極管、微電子機械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)、CMOS射頻開關(guān)以及GaAs?PHEMT分立元件技術(shù)等幾種RF收/發(fā)開關(guān)的技術(shù)。由于PIN二極管開關(guān)技術(shù)需要較大的偏置電流，并且開關(guān)速度較低，因此在移動通信設(shè)備中應(yīng)用較少。MEMS融合了微電子與精密機械制作技術(shù)，雖然擁有插入損耗低，易于與IC兼容等特點，但是存在開關(guān)時間過長，速度慢，驅(qū)動電壓高，功率容量小，價格昂貴且MEMS開關(guān)的使用壽命較短等缺點。傳統(tǒng)的CMOS技術(shù)雖然成本較低易于CMOS工藝集成，但是插入損耗較高，尤其當(dāng)開關(guān)數(shù)較多時不容易滿足指標(biāo)。而基于GaAsPHEMT技術(shù)的開關(guān)電路在控制電路中工作于無源狀態(tài)，沒有直流功耗，由柵級和源級的相對電位決定其導(dǎo)通和關(guān)斷，相比傳統(tǒng)的微波PIN二極管開關(guān)電路具有較低的功耗，同時與標(biāo)準(zhǔn)CMOS開關(guān)電路相比具有較低的插入損耗，因此在射頻開關(guān)應(yīng)用開發(fā)上具有明顯的優(yōu)勢。

然而，傳統(tǒng)的GaAs?pHEMT都是以肖特基接觸作為柵電極，而肖特基接觸容易引起較大的柵漏電流，使器件工作的動態(tài)范圍減小，限制了GaAs?pHEMT器件在大功率條件下的開關(guān)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管射頻開關(guān)器件及制備方法，其具有隔離度高、功率容量大、插入損耗低和易于實現(xiàn)的特點。

為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管射頻開關(guān)器件，所述射頻開關(guān)器件由金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管構(gòu)成。上述金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管包括GaAs襯底層、AlGaAs緩沖層、InGaAs導(dǎo)電溝道層、InGaP勢壘層、GaAs帽層、InGaAs帽層、Al₂O₃介質(zhì)、柵端、漏端和源端；其中GaAs襯底層、AlGaAs緩沖層、InGaAs導(dǎo)電溝道層、InGaP勢壘層、GaAs帽層、InGaAs帽層自下而上依次設(shè)置；漏端和源端設(shè)置在InGaAs帽層的上方；位于頂部的GaAs帽層和InGaAs帽層內(nèi)開設(shè)有柵槽，柵端嵌設(shè)在該柵槽內(nèi)；Al₂O₃介質(zhì)填充在柵槽內(nèi)，并作為柵介質(zhì)與InGaP勢壘層接觸。上述金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的柵端接入一薄膜電阻后，作為射頻開關(guān)器件的控制端；金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的源端和漏端中的一個作為射頻開關(guān)器件的發(fā)射端，另一個作為射頻開關(guān)器件的接收端。

上述方案中，所述InGaAs導(dǎo)電溝道層和InGaP勢壘層之間設(shè)有Si摻雜層。

上述方案中，所述柵端呈T型。

上述方案中，所述薄膜電阻的阻值范圍為5KΩ～10KΩ。

上述金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管射頻開關(guān)器件的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：在GaAs襯底層上依次外延生長AlGaAs緩沖層、InGaAs導(dǎo)電溝道層、InGaP勢壘層、GaAs帽層、InGaAs帽層；

步驟二：臺面隔離；先勻膠光刻保護(hù)臺面，之后分別采用腐蝕液腐蝕InGaAs帽層，GaAs帽層，InGaP勢壘層和InGaAs導(dǎo)電溝道層，形成臺面；

步驟三：源漏金屬歐姆接觸；勻膠光刻后，采用電子束蒸發(fā)臺蒸發(fā)源漏金屬，并在N₂氣氛下，快速退火，形成源漏歐姆接觸；

步驟四：柵槽定義；生長SiO₂作為柵槽腐蝕掩膜層，勻膠光刻后，利用CF₄氣體刻蝕SiO₂，并利用腐蝕液腐蝕InGaAs帽層和GaAs帽層，形成柵槽；

步驟五：淀積柵介質(zhì)及柵金屬；采用原子層淀積設(shè)備淀積Al₂O₃作為柵介質(zhì)；光刻勻膠，電子束蒸發(fā)柵金屬；

步驟六：柵端接入薄膜電阻；勻膠光刻，濺射TaN作為柵端接入的薄膜電阻，在N₂氣氛下，快速退火；

步驟七：將接有薄膜電阻的柵端作為射頻開關(guān)器件的控制端；將源端和漏端中的一個作為射頻開關(guān)器件的發(fā)射端，另一個作為射頻開關(guān)器件的接收端。

上述步驟一中還進(jìn)一步包括在InGaAs導(dǎo)電溝道層和InGaP勢壘層用Si摻雜的過程。