[發明專利]一種氮化物HEMT射頻器件及其制作方法

有效

• 申請號: 202011638994.1
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112736129B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 劉勝厚;蔡文必;孫希國
• 申請（專利權）人: 廈門市三安集成電路有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/20;H01L29/423;H01L29/47;H01L29/778;H01L21/335
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1.一種氮化物HEMT射頻器件，所述器件包含從下至上層疊設置的半導體襯底、溝道層、勢壘層；還包括相對設置在勢壘層上方有源區處的源極和漏極，以及柵極，其特征在于，

于有源區處的源極與漏極之間柵極區域處的勢壘層在沿著柵寬方向設置若干個子凹槽，若干個子凹槽中至少兩個的子凹槽的凹槽深度不同；所述柵極設置在柵極區域的勢壘層上及子凹槽上；沿著柵寬方向若干個子凹槽的凹槽深度不規則排列；所述子凹槽完全被柵極金屬覆蓋，凹槽深度取值范圍為0至勢壘層厚度；凹槽底部呈不規則的凹凸起伏狀；

還包括于有源區處的源極與漏極之間柵極區域處的勢壘層在沿著柵寬方向設置一個大凹槽，所述若干個子凹槽設置在大凹槽區域范圍內，所述子凹槽和大凹槽完全被柵極金屬覆蓋，大凹槽與若干各子凹槽之間的凹槽深度之差的最大值小于最深子凹槽與最淺子凹槽之間凹槽深度差。

2.根據權利要求1所述的氮化物HEMT射頻器件，其特征在于，

從俯視圖視角看，所述子凹槽開口大小相同，相鄰子凹槽相鄰設置，若干個子凹槽形成一個連續凹槽，該連續凹槽底部呈不規則的凹凸起伏狀；連續凹槽底部凹凸起伏狀不是依次遞增或依次遞減。

3.根據權利要求1所述的氮化物HEMT射頻器件，其特征在于，

從俯視圖視角看，所述子凹槽開口大小相同，若干個子凹槽沿著柵寬方向均勻間隔分布。

4.根據權利要求1所述的氮化物HEMT射頻器件，其特征在于，

從俯視圖視角看，所述子凹槽的形狀為圓形、橢圓形、或多邊形。

5.根據權利要求1所述的氮化物HEMT射頻器件，其特征在于，

所述勢壘層的厚度范圍為3nm-50nm；相鄰兩個子凹槽之間的凹槽深度差大于等于1nm；所述源極與漏極之間柵極區域處的勢壘層的表面沿著柵寬方向依次開設不少于兩種不同凹槽深度的子凹槽，凹槽深度均大于等于1nm。

6.根據權利要求1所述的氮化物HEMT射頻器件，其特征在于，

任意子凹槽在沿著柵長方向為子凹槽第一尺寸，子凹槽第一尺寸小于柵極區域沿著柵長方向的尺寸，沿著柵長方向的柵極剖視圖來看，柵極呈T型狀。

7.一種氮化物HEMT射頻器件的制作方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)在半導體襯底上依次形成溝道層、勢壘層；

(2)在勢壘層上沉積介質層；

(3)刻蝕介質層，在勢壘層上方的源極區域和漏極區域相應形成源極區域窗口、漏極區域窗口；

(4)在源極區域窗口、漏極區域窗口上形成歐姆接觸金屬，并高溫退火形成源極和漏極；

(5)采用至少一次光刻蝕刻工藝，于有源區處的源極與漏極之間柵極區域處的勢壘層在沿著柵寬方向形成若干個子凹槽，若干個子凹槽中至少兩個的子凹槽的凹槽深度不同；所述柵極設置在柵極區域的勢壘層上及子凹槽上；沿著柵寬方向若干個子凹槽的凹槽深度不規則排列；凹槽深度取值范圍為0至勢壘層厚度；凹槽底部呈不規則的凹凸起伏狀；

在形成若干個子凹槽同時，還形成一個大凹槽，所述若干個子凹槽設置在大凹槽區域范圍內，所述子凹槽和大凹槽完全被柵極金屬覆蓋，大凹槽與若干各子凹槽之間的凹槽深度之差的最大值小于最深子凹槽與最淺子凹槽之間凹槽深度差；

(6)通過光刻工藝得到柵極區域窗口，在柵極區域窗口上形成肖特基接觸金屬，形成柵極。

8.根據權利要求7所述的氮化物HEMT射頻器件的制作方法，其特征在于，

采用一次光刻蝕刻工藝形成若干個子凹槽，具體包括，

通過一次曝光顯影的方式，在有源區處的源極與漏極之間處的勢壘層的表面上沿著柵寬方向在若干子凹槽區域形成厚度不同的光刻膠層；

通過一次干法刻蝕的方式，刻蝕在有源區處的源極與漏極之間處的勢壘層形成凹槽深度不同的若干子凹槽；光刻膠層厚度越厚之處的子凹槽的凹槽深度越淺，相反，光刻膠層厚度越薄之處的子凹槽的凹槽深度越深。

9.根據權利要求7所述的氮化物HEMT射頻器件的制作方法，其特征在于，

任意子凹槽在沿著柵長方向為子凹槽第一尺寸，子凹槽第一尺寸小于柵極區域沿著柵長方向的尺寸，沿著柵長方向的柵極剖視圖來看，柵極呈T型狀。