[發(fā)明專利]一種高電子遷移率晶體管及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110457319.7
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113257891B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉勝厚;林科闖;孫希國;蔡仙清;張輝
• 申請（專利權(quán)）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;H01L21/265;H01L29/20;H01L29/423;H01L21/338;H01L29/778
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本發(fā)明公開了一種高電子遷移率晶體管及其制作方法，晶體管包含襯底、緩沖層、溝道層、勢壘層，還包括相對設(shè)置在勢壘層上方有源區(qū)處的源極和漏極，設(shè)置在有源區(qū)處的源極和漏極之間柵極區(qū)域處的勢壘層表面的P型氮化物柵層，在P型氮化物柵層上設(shè)置柵極；有源區(qū)處的源極與漏極之間柵極區(qū)域處的勢壘層表面的P型氮化物柵層為沿著柵寬方向的M個P型摻雜區(qū)，M個P型摻雜區(qū)的摻雜濃度不規(guī)則排列。采用本發(fā)明晶體管及其制作方法，形成M個P型摻雜區(qū)不規(guī)則排列，形成具有不同關(guān)斷電壓的區(qū)域柵極，沿著柵寬方向形成不同的關(guān)斷電壓不規(guī)則排布，保證總體器件在開態(tài)漏極電流均勻分布的同時，實現(xiàn)器件跨導(dǎo)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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，特別涉及氮化物半導(dǎo)體器件及其制作方法。

背景技術(shù)

5G通信技術(shù)是最新一代蜂窩移動通信技術(shù)，是4G(LTE-A、WiMax)、3G(UMTS、LTE)和2G(GSM)系統(tǒng)后的延伸。5G通信技術(shù)將廣泛用于智慧家庭、遠程醫(yī)療、遠程教育、工業(yè)制造和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，具體包括千兆級移動寬帶數(shù)據(jù)接入、3D視頻、高清視頻、云服務(wù)、增強現(xiàn)實(AR)、虛擬現(xiàn)實(VR)、工業(yè)制造自動化、緊急救援、自動駕駛、現(xiàn)代物流等典型業(yè)務(wù)應(yīng)用。其中，高清視頻、AR、VR、遠程醫(yī)療、工業(yè)制造自動化、現(xiàn)代物流管理等主要發(fā)生在建筑物室內(nèi)場景。

GaN材料的研究與應(yīng)用是目前全球半導(dǎo)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(dǎo)體材料，并與SIC、金剛石等半導(dǎo)體材料一起，被譽為是繼第一代Ge、Si 半導(dǎo)體材料、第二代GaAs、InP化合物半導(dǎo)體材料之后的第三代半導(dǎo)體材料。氮化鎵(GaN)具有寬禁帶寬度，高擊穿電場，高熱導(dǎo)率，高電子飽和速率以及更高的抗輻射能力等優(yōu)點，在高溫、高頻和微波大功率半導(dǎo)體器件中有著十分廣闊的應(yīng)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(guān)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(yè)大量應(yīng)用。

GaN射頻器件在應(yīng)用中，GaN HEMT射頻器件為橫向平面器件，如附圖1所示，GaNHEMT器件的跨導(dǎo)(gm)隨柵電壓(Vgs)變化曲線，隨著柵極輸入電壓增加，跨導(dǎo)gm下降，對應(yīng)增益降低；跨導(dǎo)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(dǎo)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(tǒng)的特性及增加了系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)問題，提供一種高電子遷移率晶體管及其制作方法。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的一具體實施例中，提供了一種高電子遷移率晶體管的制作方法，包括如下：

在半導(dǎo)體襯底上依次形成緩沖層、溝道層、勢壘層、GaN層；

刻蝕GaN層，保留柵極區(qū)域的GaN層，在勢壘層上的源極區(qū)域和漏極區(qū)域相應(yīng)形成源極窗口、漏極窗口；在源極窗口、漏極窗口上形成歐姆接觸金屬，形成源極和漏極；

通過若干次光刻、離子注入工藝依次在有源區(qū)處的源極與漏極之間柵極區(qū)域的GaN層形成沿著柵寬方向排列的M個P型摻雜區(qū)，M個P型摻雜區(qū)包含N種不同的P型摻雜濃度；沿著柵寬方向M個P型摻雜區(qū)的P型摻雜濃度不規(guī)則排列；其中，M≥N且M為大于等于3的正整數(shù)，N為大于等于3的正整數(shù)；

在M個P型摻雜區(qū)上形成柵極。

上述，不規(guī)則排列是指非線性規(guī)律排列；M個P型摻雜區(qū)線性規(guī)律排列是指不同P型摻雜濃度的P型摻雜區(qū)沿著柵寬方向若干P型摻雜區(qū)的P型摻雜濃度依次變大或依次變小。