[發(fā)明專利]一種高線性射頻AlGaN/GaN器件及其制備方法

在審

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• 申請日: 2022-06-13
• 公開（公告）號: CN114975119A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設計）人: 黃偉;張衛(wèi)
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01L21/335
• 分類號: H01L21/335;H01L29/778
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 程宗德

本發(fā)明公開了高線性射頻AlGaN/GaN器件的制備方法：步驟1，選擇AlGaN/GaN、SiC作為襯底材料，并采用PECVD沉積SiN薄膜；步驟2，采用光刻工藝曝光出互連接觸孔，再分別刻蝕SiN和AlGaN勢壘層，并在漂移區(qū)打開互連接觸孔；步驟3，采用LPCVD生長多晶硅薄膜或Ge薄膜，并進行N型摻雜；步驟4，采用光刻工藝，在互連接觸孔上的柵漏區(qū)域曝光出堆疊陣列式結構，并采用RIE分別刻蝕已曝光的N+Polysi或N+Ge及其下方的SiN，從而得到沿柵寬方向的堆疊陣列式圖形；步驟5，進行光刻，曝光出歐姆接觸的源漏級圖形，用電子束蒸發(fā)Ti/Al/Ni/Au，經(jīng)過去膠剝離和快速熱退火，形成器件的源級歐姆接觸；步驟6，進行光刻，曝光肖特基柵極的圖形，用電子束蒸發(fā)Ni/Au，制備出具有柵漏區(qū)域雙溝道疊層結構的射頻AlGaN/GaN器件。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體器件領域，具體涉及一種高線性射頻AlGaN/GaN器件及其制備方法。

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(2×10¹³/cm²)，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(shù)據(jù)寬帶傳輸?shù)钠惹行枨螅诟哳l段工作且有高功率密度優(yōu)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毫米波新應用以及GaAs功率密度較低的弊端，微波射頻GaN器件亟待同時突破高頻率、高線性以及大電流驅動等技術瓶頸，以實現(xiàn)用數(shù)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。

面向5G移動終端的高線性高功率密度應用是近些年GaN毫米波器件研究的熱點之一。研究人員先后從材料外延、器件新結構入手，提出了主從雙溝道、FinFET等結構對AlGaN/GaN HEMTs器件的I-V直流特性進行線性化調制，以滿足5G通信的應用需求。主從雙溝道已成為GaN微波器件較成熟的可線性化器件技術之一。FinFET器件因需形成鰭式結構，由刻蝕形成的側壁缺陷對器件射頻特性造成較大的影響，故在一定程度上限制了其應用。

發(fā)明內容

本發(fā)明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種高線性射頻AlGaN/GaN器件及其制備方法。

本發(fā)明提供了一種高線性射頻AlGaN/GaN器件的制備方法，具有這樣的特征，包括以下步驟：步驟1，選擇AlGaN、GaN以及SiC作為襯底材料，并在襯底材料上采用化學氣相沉積法(PECVD)沉積SiN薄膜，得到樣品A；步驟2，采用光刻工藝，在樣品A上曝光出互連接觸孔，再分別刻蝕SiN和AlGaN勢壘層，并在漂移區(qū)打開互連接觸孔；步驟3，采用低壓化學氣相沉積法(LPCVD)生長多晶硅薄膜或Ge薄膜，并進行離子注入磷原子操作，對多晶硅薄膜或Ge薄膜進行N型摻雜并退火得到N+Polysi或N+Ge；步驟4，采用光刻工藝，在互連接觸孔上的柵漏區(qū)域曝光出堆疊陣列式結構，并采用反應離子刻蝕法(RIE)分別刻蝕已曝光的N+Polysi或N+Ge及其下方的SiN掩蔽層，從而得到沿柵寬方向的堆疊陣列式圖形，得到樣品B；步驟5，對樣品B進行光刻，曝光出歐姆接觸的源漏級圖形，用電子束蒸發(fā)Ti、Al、Ni以及Au，經(jīng)過去膠剝離和快速熱退火，形成器件的源級歐姆接觸，得到樣品C；步驟6，對樣品C進行光刻，曝光肖特基柵極的圖形，用電子束蒸發(fā)Ni、Au，經(jīng)過去膠剝離，得到肖特基柵級，并最終制備出具有柵漏區(qū)域雙溝道疊層結構的射頻AlGaN/GaN器件。

在本發(fā)明提供的高線性射頻AlGaN/GaN器件的制備方法中，還可以具有這樣的特征：其中，步驟1中，AlGaN、GaN在SiC上方。SiN薄膜的厚度為90～110nm。