[發明專利]一種復合溝道結構的射頻AlGaN/GaN器件及其制造方法

在審

• 申請號: 202010811911.8
• 申請日: 2020-08-13
• 公開（公告）號: CN114078966A
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 馮黎;周德金;黃偉;盧紅亮;張衛
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/06;H01L29/10;H01L21/335
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 盧泓宇

本發明屬于半導體器件領域，提供了一種復合溝道結構的射頻AlGaN/GaN器件，其特征在于，包括：襯底，由SiC上AlGaN/GaN制成；源電極，設置在襯底上方；漏電極，設置在襯底上方；柵電極，設置在襯底上方，位于源電極與漏電極之間；以及復合溝道，包括二維電子氣溝道以及多晶硅電流溝道，其中，二維電子氣溝道包括襯底的AlGaN層以及GaN層，多晶硅電流溝道包括多個長度不相等的凹陷溝道以及多晶硅層，多晶硅層設置于襯底的GaN層以及漏電極之間，凹陷溝道設置于漏電極以及二維電子氣溝道之間，器件還包括掩蔽層，掩蔽層設置在凹陷溝道以及部分二維電子氣溝道的AlGaN層之間，源電極包括第一金屬層述柵電極包括第二金屬層，漏電極包括第三金屬層，多晶硅電流溝道為n型摻雜多晶硅。

技術領域

本發明屬于半導體器件領域，具體涉及一種復合溝道結構的射頻AlGaN/GaN器件及其制造方法。

背景技術

GaN第三代半導體因具有較寬的禁帶寬度(3.4eV)、高擊穿場強(3MV/cm)以及在室溫可以獲得很高的電子遷移率(1500cm²/(V·s))、極高的峰值電子速度(3×10⁷cm/s)和高二維電子氣濃度(2×10¹³cm²)，AlGaN/GaN HEMTs功率器件正在逐漸取代RF-LDMOS、GaAs功率器件，成為相控陣雷達中T/R組件的首選微波功率器件。另一方面，隨著5G通信對海量數據寬帶傳輸的迫切需求，在高頻段工作且有高功率密度優勢的AlGaN/GaN HEMTs器件在民用無線通信中又將大展身手，但在針對5G新應用以及GaAs功率密度較低的弊端，微波射頻GaN器件亟待同時突破低膝點電壓、大電流驅動能力、高頻率特性等技術瓶頸，以實現用數量更少的GaN微波器件滿足應用終端、中繼層設備對高功率密度以及小型化的要求。

低電壓下的高功率密度應用是近些年GaN固態電子器件研究的熱點之一。目前多采用增加GaN器件的柵寬W_g來獲得更高的射頻電流，但較長的柵寬W_g不但給版圖設計增加了難度，也因芯片面積較大，給GaN射頻器件的一致性提出了較高的要求。另一方面，雖然GaAs具有微波毫米波頻段的低電壓應用優勢，能較好地滿足移動終端的應用，但存在單位射頻電流偏低的弊端，制約了它在5G/6G寬帶通信的應用，故具有高功率密度優勢的GaN射頻器件若能突破自身在膝點電壓、低電壓應用較GaAs高的技術難點，將有望在微波毫米波低壓功率應用中成為取代GaAs的新微波固態器件。目前采用微縮柵源L_gs、柵漏L_gd減小溝道電阻以降低膝點電壓，這不但對光刻等關鍵工藝提出了苛刻的要求，并且未能有效地改善低電壓下單位射頻電流的微波性能。

發明內容

為解決上述問題，提供一種復合溝道結構的射頻AlGaN/GaN器件，本發明采用了如下技術方案：

本發明提供了一種復合溝道結構的射頻AlGaN/GaN器件，其特征在于，包括：襯底，由SiC上AlGaN/GaN制成；源電極，設置在襯底上方；漏電極，設置在襯底上方；柵電極，設置在襯底上方，位于源電極與漏電極之間；以及復合溝道，包括二維電子氣溝道以及多晶硅電流溝道，其中，二維電子氣溝道包括襯底的AlGaN層以及GaN層，多晶硅電流溝道包括多個長度不相等的凹陷溝道以及多晶硅層，多晶硅層設置于襯底的GaN層以及漏電極之間，凹陷溝道設置于漏電極以及二維電子氣溝道之間，器件還包括掩蔽層，掩蔽層設置在凹陷溝道以及部分二維電子氣溝道的AlGaN層之間，源電極包括第一金屬層述柵電極包括第二金屬層，漏電極包括第三金屬層，多晶硅電流溝道為n型摻雜多晶硅。

本發明提供的復合溝道結構的射頻AlGaN/GaN器件，其中，漏電極的長度為5μm～10μm。

本發明提供的復合溝道結構的射頻AlGaN/GaN器件，還可以具有這樣的特征，其中，凹陷溝道的長度為1μm～5μm，寬度為0.1μm～10μm，凹陷溝道與凹陷溝道之間的間距為0.5μm～5μm。