[發明專利]半導體射頻器件及其制備方法

在審

• 申請號: 202310089651.1
• 申請日: 2023-01-17
• 公開（公告）號: CN116031289A
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 李成果;沈曉安
• 申請（專利權）人: 湖北九峰山實驗室
• 主分類號: H01L29/10
• 分類號: H01L29/10;H01L29/06;H01L29/205;H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 榮穎佳

本申請提供了一種半導體射頻器件及其制備方法，半導體射頻器件包括：從下到上依次設置的襯底、n型源極摻雜層；n型源極摻雜層上，設置有處于中間位置的脊形溝道結構、設置于脊形溝道結構一側的第一異質結構層、以及設置于脊形溝道結構另一側的第二異質結構層；脊形溝道結構上設置有漏電極；第一異質結構層和第二異質結構層上設置有柵介質和柵電極；襯底遠離n型源極摻雜層一側設置有背孔結構，暴露出n型源極摻雜層；襯底的背孔結構中設置有源電極；第一異質結構層在脊形溝道結構的側壁上具有二維電子氣。上述器件為垂直結構設計，相比水平結構可以有更高的器件密度，柵長及溝道尺寸可通過膜厚控制，對光刻設備的精度要求低，制造難度小。

技術領域

本申請涉及半導體技術領域，尤其是涉及一種半導體射頻器件及其制備方法。

背景技術

傳統的GaN?HEMT射頻器件為水平結構，通過柵極控制Al(Ga)N/GaN異質結界面中的二維電子氣實現功率放大，通過設計T形結構的柵電極以減小柵電阻來提高器件工作頻率。器件的工作頻率越高，要求T形柵結構的柵足更窄，降低了柵極的機械穩定性，而且對加工設備的精度要求也越高，制造難度大。水平結構的器件，由于電流傳輸為水平方向，器件所占面積也會相對比較大。

發明內容

本申請的目的在于提供一種半導體射頻器件及其制備方法，以緩解上述技術問題。

第一方面，本申請實施例提供一種半導體射頻器件，半導體射頻器件包括：從下到上依次設置的襯底、n型源極摻雜層；n型源極摻雜層上，設置有處于中間位置的脊形溝道結構、設置于脊形溝道結構一側的第一異質結構層、以及設置于脊形溝道結構另一側的第二異質結構層；脊形溝道結構上設置有漏電極；第一異質結構層上和第二異質結構層上均設置有柵介質和柵電極；襯底遠離n型源極摻雜層一側呈背孔結構，暴露出n型源極摻雜層；襯底的背孔結構中設置有源電極；第一異質結構層在脊形溝道結構的側壁上具有二維電子氣。

在本申請較佳的實施方式中，上述脊形溝道結構包括：設置于n型源極摻雜層上的非故意摻雜層和n型漏極摻雜層。

在本申請較佳的實施方式中，上述脊形溝道結構的側壁所在平面與襯底的(0001)面平行。

在本申請較佳的實施方式中，上述柵電極與脊形溝道結構側壁處的第一異質結構層和第二異質結構層形成肖特基接觸。

在本申請較佳的實施方式中，上述肖特基接觸位于遠離漏電極靠近n型源極摻雜層一端。

在本申請較佳的實施方式中，上述第一異質結構層和第二異質結構層具有相同結構，由AlGaN、InAlN、AlN或者InAlGaN其中的一種與GaN組成。

在本申請較佳的實施方式中，上述襯底為具有非極性面表面的三族氮化物半導體。

在本申請較佳的實施方式中，上述襯底具有高電阻。

在本申請較佳的實施方式中，上述柵介質覆蓋第一異質結構層和第二異質結構層的部分側壁。

第二方面，本申請實施例還提供一種半導體射頻器件的制備方法，方法包括：提供襯底；在襯底上依次生長n型源極摻雜層、非故意摻雜層、n型漏極摻雜層；刻蝕n型漏極摻雜層和非故意摻雜層，形成脊形溝道結構；在脊形溝道結構上形成覆蓋于脊形溝道結構側壁、脊形溝道結構中的n型漏極摻雜層、以及n型源極摻雜層上的異質結構層，且異質結構層在脊形溝道結構的一側側壁上形成二維電子氣；在異質結構層上沉積絕緣介質層；刻蝕異質結構層側壁上的部分絕緣介質層和脊形溝道結構中n型漏極摻雜層上的異質結構層，形成柵介質層；在柵介質層上沉積金屬，形成柵電極，柵電極與脊形溝道結構側壁上的第一異質結構層和第二異質結構層形成肖特基接觸；在脊形溝道結構中的n型漏極摻雜層上沉積金屬，形成漏電極；在襯底遠離n型源極摻雜層一側刻蝕出背孔結構，暴露出n型源極摻雜層；在背孔結構中沉積金屬形成源電極。