[實用新型]一種高線性度的GaN HEMT射頻功率器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202220245970.8
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN216902955U
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃定龍;程知群;樂超
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州恒創(chuàng)微電子有限公司;杭州電子科技大學(xué)富陽電子信息研究院有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務(wù)所 33233
• 代理人: 陸永強

本實用新型公開了一種高線性度的GaN HEMT射頻功率器件，包括依次設(shè)置的襯底層、緩沖層、溝道層、阻擋層、保護(hù)層，在保護(hù)層的上方設(shè)置源極、柵極和漏極；其中，所述保護(hù)層形成L形槽，所述源極設(shè)置在L形槽的頂部使源極端口和柵極端口在水平空間上相互錯開。采用本實用新型的技術(shù)方案，將保護(hù)層做成一個L形槽，使得源極端口往豎直方向抬升，達(dá)到Source端口的底部與Gate端口的頂端齊平，從而根本上消除了Cgs的存在，Δ隨著輸出功率增加時，Cgs不再影響Δ值的變化，從而緩解了Δ值遠(yuǎn)離0的趨勢，有效的改善了器件線性度。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于射頻功率器件領(lǐng)域，具體涉及是一種高線性度的GaN HEMT射頻功率器件。

背景技術(shù)

隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，通信系統(tǒng)已經(jīng)從最初的1G網(wǎng)絡(luò)時代發(fā)展至如今的5G網(wǎng)絡(luò)時代，伴隨著數(shù)據(jù)傳輸速率和頻譜利用率的提升，更加復(fù)雜的調(diào)制方式被廣泛應(yīng)用，如正交頻分復(fù)用和正交幅度調(diào)制，使得信號具有更高的峰均比，這對通信系統(tǒng)內(nèi)最核心的電路射頻功率放大器的線性度提出了更高的要求，通常來說，射頻功率放大器的線性度主要由射頻功率器件的線性度決定。

GaN HEMT射頻功率器件以其高擊穿電壓、高飽和速度和突出的熱屬性被廣泛應(yīng)用于各類高線性度性能的通信系統(tǒng)中。參見圖1，所示為現(xiàn)有GaN HEMT射頻功率器件的截面圖，其中，Drain為漏極端口，Gate為柵極端口，Source為源極端口，Si₃N₄為柵漏源之間的介質(zhì)材料，GaN cap為器件保護(hù)層，AlGaNbarrier layer為將自由電子限制在二維電子氣上移動的阻擋層，GaN channel為高自由電子濃度的溝道層，GaN buffer為緩沖層，Substrate為器件的襯底。其基本工作原理為當(dāng)Drain、Gate和source接入合適的電壓時，自由電子通過二維電子氣從Source端口傳輸至Drain端口，信號從Gate端口進(jìn)去到Drain端口輸出，實現(xiàn)信號放大，信號放大時的失真情況即視為該器件的線性度性能。然而，現(xiàn)有的GaN HEMT射頻功率器件在線性度性能上存在較大缺陷，這也直接限制了GaN HEMT射頻功率器件在某些高線性度性能需求的通信系統(tǒng)中的進(jìn)一步應(yīng)用。

故，針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，實有必要提出一種技術(shù)方案以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題。

實用新型內(nèi)容

有鑒于此，確有必要提供一種分高線性度的GaN HEMT射頻功率器件，將保護(hù)層做成一個L形槽，使得源極端口往豎直方向抬升，達(dá)到Source端口的底部與Gate端口的頂端齊平，從而根本上消除了Cgs的存在，Δ隨著輸出功率增加時，Cgs不再影響Δ值的變化，從而緩解了Δ值遠(yuǎn)離0的趨勢，有效的改善了器件線性度。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種高線性度的GaN HEMT射頻功率器件，包括依次設(shè)置的襯底層、緩沖層、溝道層、阻擋層、保護(hù)層，在保護(hù)層的上方設(shè)置源極、柵極和漏極；其中，所述保護(hù)層形成L形槽，所述源極設(shè)置在L形槽的頂部使源極端部和柵極端部在水平空間上相互錯開。

作為進(jìn)一步的改進(jìn)方案，漏極端口頂部與柵極端口頂部齊平，源極端口底部與柵極端口頂部的齊平。

作為進(jìn)一步的改進(jìn)方案，溝道層采用GaN材料。

作為進(jìn)一步的改進(jìn)方案，阻擋層采用AlGaN材料。

作為進(jìn)一步的改進(jìn)方案，襯底層采用SiC材料。

作為進(jìn)一步的改進(jìn)方案，緩沖層采用GaN材料。

作為進(jìn)一步的改進(jìn)方案，源極、柵極和漏極之間填充Si3N4介質(zhì)材料。半導(dǎo)體器件內(nèi)部端口之間都需要填充介質(zhì)進(jìn)行隔離，Si3N4抗氧化能力強，能抵抗冷熱沖擊，高絕緣性能，且制作成本較低，非常適合用于半導(dǎo)體器件的隔離介質(zhì)，所有的GaN HEMT器件均用此介質(zhì)。