[發(fā)明專利]一種HEMT器件及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310642924.0
• 申請日: 2023-06-01
• 公開（公告）號: CN116525658A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李敏;龔謙;吳亮;錢蓉;馬靈美
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: H01L29/10
• 分類號: H01L29/10;H01L29/08;H01L29/66;H01L29/778
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發(fā)明提供一種HEMT器件及其制備方法，HEMT器件包括：部分被去除的襯底層；位于所述襯底層上的外延層，外延層包括成核層，成核層與襯底層接觸；源電極區(qū)和漏電極區(qū)位于外延層上方的兩側(cè)；漏電極區(qū)設(shè)置有圖形化得到的空白區(qū)域，空白區(qū)域貫通外延層并延伸至襯底層被去除的部分。本發(fā)明通過襯底層的部分被去除，可以避免被去除部分的襯底層和成核層之間形成導(dǎo)電層，降低襯底層引入的寄生電阻，減少射頻損耗；同時，利用在源漏電極區(qū)及其外延層中貫穿的空白區(qū)域，可以提高器件的散熱能力，控制熱效應(yīng)；另外，設(shè)置襯底層為低阻硅襯底，避免高阻硅基GaN外延材料的彎曲問題，以擴(kuò)展晶圓尺寸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種HEMT器件及其制備方法。

背景技術(shù)

氮化鎵(GaN)技術(shù)近年來在射頻和微波領(lǐng)域的應(yīng)用引起了廣泛的關(guān)注。GaN基器件在二維電子氣通道中具有大帶隙(Eg＝3.42eV)、高電子飽和速度(Vsat～2.7×107cm/s)、大擊穿場(Ec～3.3MV/cm)和高遷移率(un～2000cm2/V-s)等優(yōu)越的材料性能，是實(shí)現(xiàn)無線發(fā)射機(jī)前端功率放大器以實(shí)現(xiàn)高效率和高輸出功率的優(yōu)秀候選器件。此外，最近材料工程的進(jìn)展允許在大規(guī)模硅襯底上生長高質(zhì)量的GaN層，使實(shí)現(xiàn)低成本和高性能的硅上GaN(GaN-on-Silicon)器件成為可能。

然而硅與GaN外延層之間存在的較大的晶格失配和熱失配是制約硅基GaN技術(shù)發(fā)展的主要瓶頸，為了解決失配問題，通常在硅襯底與GaN緩沖層之間生長較厚的漸變層或超晶格層作為成核層，但是襯底與成核層界面處易形成導(dǎo)電層，便引入了較大的寄生電阻和寄生電容，導(dǎo)致器件在高頻工作狀態(tài)下存在較大射頻損耗，限制輸出功率和效率；同時，GaNHEMT器件不僅可以使用硅襯底，還可以使用SiC襯底，SiC的熱導(dǎo)率是硅的3倍，具有更好的導(dǎo)熱性能，這便導(dǎo)致硅基GaNHEMT不得不考慮熱效應(yīng)問題；另外，硅基GaN射頻器件使用高阻(HR)硅襯底，但是與低電阻率(LR)硅襯底相比，在HR襯底上生長高應(yīng)變GaN層，其彎曲問題更為嚴(yán)重，彎曲問題也限制了GaN-on-Silicon技術(shù)向更大尺寸的硅襯底發(fā)展。

應(yīng)該注意，上面對技術(shù)背景的介紹只是為了方便對本申請的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的說明，并方便本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解而闡述的，不能僅僅因?yàn)檫@些方案在本申請的背景技術(shù)部分進(jìn)行了闡述而認(rèn)為上述技術(shù)方案為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種HEMT器件及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中硅基GaNHEMT器件的射頻損耗高、熱效應(yīng)明顯的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種HEMT器件，所述HEMT器件包括：

襯底層；

外延層，所述外延層位于所述襯底層上，所述外延層包括成核層，所述成核層與所述襯底層接觸；

源電極區(qū)和漏電極區(qū)，所述源電極區(qū)和所述漏電極區(qū)位于所述外延層上方的兩側(cè)；

其中，所述襯底層與所述漏電極區(qū)垂直對應(yīng)的區(qū)域至少被部分去除，以形成與所述漏電極區(qū)垂直對應(yīng)的缺口。

可選地，所述漏電極區(qū)設(shè)置有圖形化得到的空白區(qū)域，所述空白區(qū)域貫通所述外延層并延伸至所述缺口。

可選地，所述空白區(qū)域沿平行于所述源電極區(qū)和所述漏電極區(qū)連線方向的柵寬方向的兩端的所述漏電極區(qū)的寬度均大于5微米。

可選地，所述HEMT器件還包括：歐姆金屬，所述歐姆金屬位于所述源電極區(qū)和所述漏電極區(qū)的上方；鈍化層，所述鈍化層覆蓋于所述外延層和所述歐姆金屬上；柵電極區(qū)，所述柵電極區(qū)位于所述源電極區(qū)和所述漏電極區(qū)之間；柵金屬，所述柵金屬位于所述柵電極區(qū)上方。

可選地，所述襯底層為低阻硅襯底。