[發明專利]GaN器件及制備方法

在審

• 申請號: 202010469184.1
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111584619A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 莫炯炯;王志宇;陳華;劉家瑞;郁發新
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01L29/20
• 分類號: H01L29/20;H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明提供了一種GaN器件及制備方法，制備方法包括如下步驟：提供GaN器件外延片，所述GaN器件外延片至少包括外延襯底和在所述外延襯底上外延生長的GaN溝道層，在所述GaN器件外延片上定義源區和漏區；在所述源區和所述漏區之間通過刻蝕所述GaN溝道層形成多個在垂直于所述源區和所述漏區連接方向上依次排列的鰭指結構，多個所述鰭指結構具有不同寬度；形成連接多個所述鰭指結構的柵極結構。本發明通過引入具有不同寬度的鰭指結構，實現跨導補償作用，在柵壓的一定變化范圍內使跨導保持線性變化，從而得到高線性度的GaN器件，無需通過額外電路補償設計進行線性優化，節省了成本，且制備工藝簡單、重復性好、可靠性高。

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造領域，特別是涉及一種GaN器件及制備方法。

背景技術

晶體管的跨導隨柵極電壓的變化呈鐘形曲線，這主要由以下幾個物理原因造成，包括：(i)自熱效應；(ii)動態源極接入電阻的增加；(iii)光學聲子發射；以及(iv)接觸勢壘。為了改善器件線性度，從設計上來講，具有垂直堆疊多量子阱溝道器件的g_m線性度較好，但在實際應用中并不常用。而采用新材料的解決方案，包括氮(N)-極化表面的氮化鎵(GaN)和源極二次外延生長可以改善器件的線性品質因數，即輸出三階互調截點(OIP3)與直流電源(PDC)的比率OIP3/PDC，但其對于線性度的改善仍有進一步提升的空間。

目前，對于晶體管的線性度問題及瓶頸，通常采用電路線性化技術來解決。例如，采用微分疊加(DS)和抵消在低頻條件下可以擴展晶體管的線性度。然而，上述解決方案在高頻條件下難以實施，且無法處理大功率信號。

因此，有必要提出一種新的GaN器件及制備方法，解決上述問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種GaN器件及制備方法，用于解決現有技術中GaN器件非線性的問題。

為實現上述目的及其它相關目的，本發明提供了一種GaN器件的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

提供GaN器件外延片，所述GaN器件外延片至少包括外延襯底和在所述外延襯底上外延生長的GaN溝道層，在所述GaN器件外延片表面上定義源區和漏區；

在所述源區和所述漏區之間通過刻蝕所述GaN溝道層形成多個在垂直于所述源區和所述漏區連接方向上依次排列的鰭指結構，多個所述鰭指結構具有不同寬度；

形成連接多個所述鰭指結構的柵極結構。

作為本發明的一種可選方案，多個所述鰭指結構的寬度沿排列方向依次增加。

作為本發明的一種可選方案，多個所述鰭指結構的寬度包括寬度依次增加的第一寬度至第N寬度，N為大于1的正整數；具有第n寬度的所述鰭指結構的數量為N-(n-1)個，n為1至N的正整數；N·(N+1)/2個所述鰭指結構按照第n寬度中n的大小依次排列。

作為本發明的一種可選方案，所述鰭指結構的兩端分別直接連接所述源區和所述漏區，或者所述鰭指結構的兩端通過所述GaN溝道層連接所述源區和所述漏區。

作為本發明的一種可選方案，所述外延襯底和所述GaN溝道層之間還形成有成核層和緩沖層，所述GaN溝道層上方還形成有勢壘層。

作為本發明的一種可選方案，在所述GaN器件外延片表面上定義所述源區和所述漏區后，還包括在所述源區上形成源極結構以及在所述漏區上形成漏極結構的步驟。

作為本發明的一種可選方案，所述源極結構和所述漏極結構包括與所述源區或所述漏區形成歐姆接觸的金屬疊層結構。

作為本發明的一種可選方案，形成所述鰭指結構的方法包括如下步驟：

在所述GaN器件外延片表面涂布負性光刻材料；