[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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本發明公開了一種氮化物HEMT射頻器件及其制作方法，所述器件包含從下至上層疊設置的襯底、溝道層、勢壘層；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或兩個以上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。本發明器件及制作方法，通過半導體加工技術，在柵極區域下方實現沿柵寬方向連續排列的不同深度的子凹槽，凹槽深度沿柵寬方向任意排列，保證總體器件在開態漏極電流均勻分布的同時，實現器件跨導的平整性，使器件在射頻工作時隨著輸入功率的增加，器件增益保持不變，線性度提高。

技術領域

本發明涉及半導體器件領域，特別涉及氮化物HEMT射頻器件及其制作方法。

背景技術

5G通信技術是最新一代蜂窩移動通信技術，是4G(LTE-A、WiMax)、3G(UMTS、LTE)和2G(GSM)系統后的延伸。5G通信技術將廣泛用于智慧家庭、遠程醫療、遠程教育、工業制造和物聯網領域，具體包括千兆級移動寬帶數據接入、3D視頻、高清視頻、云服務、增強現實(AR)、虛擬現實(VR)、工業制造自動化、緊急救援、自動駕駛、現代物流等典型業務應用。其中，高清視頻、AR、VR、遠程醫療、工業制造自動化、現代物流管理等主要發生在建筑物室內場景。

GaN材料的研究與應用是目前全球半導體研究的前沿和熱點，是研制微電子器件、光電子器件的新型半導體材料，并與SIC、金剛石等半導體材料一起，被譽為是繼第一代Ge、Si半導體材料、第二代GaAs、InP化合物半導體材料之后的第三代半導體材料。氮化鎵(GaN)具有寬禁帶寬度，高擊穿電場，高熱導率，高電子飽和速率以及更高的抗輻射能力等優點，在高溫、高頻和微波大功率半導體器件中有著十分廣闊的應用前景。低歐姆接觸電阻對于輸出功率，高效率，高頻和噪聲性能起到至關重要的作用。近年來，GaN憑借高頻下更高的功率輸出和更小的占位面積，被射頻行業大量應用。

GaN射頻器件在應用中，GaN HEMT器件為橫向平面器件，如附圖1所示，GaN HEMT器件的跨導(gm)隨柵電壓(Vgs)變化曲線，隨著柵極輸入電壓增加，跨導gm下降，對應增益降低；跨導gm是指輸出端電流的變化值與輸入端電壓的變化值之間的比值其PA的非線性導致顯著的帶邊泄露、輸出功率過早飽和、信號失真等，影響系統的特性及增加了系統設計的復雜度。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術問題，提供一種具有高線性的GaN HEMT射頻器件及其制作方法。

為了實現以上目的，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，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或兩個以上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；不規則排列是指非線性規律排列；若干個子凹槽線性規律排列是指不同凹槽深度的子凹槽沿著柵寬方向若干子凹槽的凹槽深度依次遞增或依次遞減。

在本發明一實施例的氮化物HEMT射頻器件，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。

在本發明另一實施例的氮化物HEMT射頻器件，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，在柵極區域下方實現沿柵寬方向非連續排列的不同深度的凹槽，使部分異質結保持完整性，從而在提高線性度的同時，增加器件的漏極飽和電流。