一种高线性HEMT器件及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115966603A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202111177142.1(22)申请日2021.10.09(71)申请人中国科学院微电子研究所地址100029北京市朝阳区北土城西路3号(72)发明人何晓强魏珂刘果果郑英奎黄森王鑫华张一川张昇张睿哲(74)专利代理机构北京辰权知识产权代理有限公司11619专利代理师史晶晶(51)Int.Cl.H01L29/778(2006.01)H01L29/423(2006.01)H01L21/335(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称一种高线性HEMT器件及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种高线性HEMT器件及其制备方法，旨在提高HEMT器件的线性度，从结构优化的途径来尽量避免因器件非线性因素所带来的跨导滚降，以及跨导导数变化过大造成跨导尖峰现象等非线性问题。本发明的第一方面提供一种高线性HEMT器件，包括：衬底，以及在所述衬底上由下至上依次堆叠的成核层、缓冲层、势垒层和钝化层；其中，所述钝化层设有栅槽，所述栅槽底部位于所述势垒层中，所述栅槽内设置有栅极；所述栅极的两侧分别设有源极和漏极，源极和漏极均与所述缓冲层欧姆接触；所述栅槽的底部具有以下形状：沿所述栅极的宽度方向，栅槽的底部呈凹凸不平状，由凹单元和凸单元间隔分布，且呈规律的周期性变化分布。CN115966603ACN115966603A权利要求书1/1页1.一种高线性HEMT器件，其特征在于，包括：衬底，以及在所述衬底上由下至上依次堆叠的成核层、缓冲层、势垒层和钝化层；其中，所述钝化层设有栅槽，所述栅槽底部位于所述势垒层中，所述栅槽内设置有栅极；所述栅极的两侧分别设有源极和漏极，源极和漏极均与所述缓冲层欧姆接触；所述栅槽的底部具有以下形状：沿所述栅极的宽度方向，栅槽的底部呈凹凸不平状，由凹单元和凸单元间隔分布，且呈规律的周期性变化分布。2.根据权利要求1所述的高线性HEMT器件，其特征在于，相邻所述凹单元与所述凸单元的共有边界线为直线、弧线或台阶式折线。3.根据权利要求2所述的高线性HEMT器件，其特征在于，相邻的两个所述共有边界线的夹角在5°～175°之间。4.根据权利要求1所述的高线性HEMT器件，其特征在于，沿所述栅极的宽度的截面方向上，所述凸单元呈三角形，所述凹单元呈倒三角形，所述凸单元的底角在5°～175°之间。5.根据权利要求1所述的高线性HEMT器件，其特征在于，沿所述栅极的宽度方向，所述栅槽的底部呈波浪状，所述凹单元为波谷，所述凸单元为波峰。6.根据权利要求1所述的高线性HEMT器件，其特征在于，沿所述栅极的宽度的截面方向上，所述凸单元的顶部为扇形边缘，所述凹单元呈倒三角形。7.根据权利要求1所述的高线性HEMT器件，其特征在于，所述凸单元的顶点和所述凹单元的最低点之间的垂直距离为20～30nm之间。8.根据权利要求1所述的高线性HEMT器件，其特征在于，两个相邻凹单元的间距在100μm以内。9.根据权利要求1‑8任一项所述的高线性HEMT器件，其特征在于，所述势垒层为AlGaN势垒层，所述缓冲层为GaN缓冲层。10.权利要求1‑9任一项所述的高线性HEMT器件的制备方法，其特征在于，包括：提供衬底；在衬底上依次堆叠形成成核层、缓冲层、势垒层；在所述势垒层上旋涂光刻胶；刻蚀所述光刻胶，形成多个间隔分布的凹槽，所述凹槽穿透所述光刻胶；对形成有所述凹槽的光刻胶进行高温真空热版回流处理，温度为110～150℃；对所述势垒层进行低损伤刻蚀，去除光刻胶，形成底部凹凸不平的栅槽；在所述势垒层上形成钝化层，所述钝化层不填充所述栅槽；在所述栅槽内制作栅极；在栅极的两侧分别制作源极和漏极。2CN115966603A说明书1/4页一种高线性HEMT器件及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及半导体器件领域，特别涉及一种高线性HEMT器件及其制备方法。背景技术[0002]宽禁带半导体材料GaN是制备微波功率器件的理想材料。相对于Si材料，GaN材料具有宽禁带、带隙可调(0.7eV‑6.2eV)、容易形成异质结构、耐高温、耐高压、抗腐蚀、抗辐射、电子峰值漂移速度大、极强的极化效应、高的二维电子气浓度等特点。与第二代半导体材料GaAs相比，它无需掺杂下的2DEG浓度比GaAs要高出一个数量级，同时它的功率密度也要比GaAs，高出一个数量级，这就意味着，在各类功放应用中，使用GaN基器件能够节省面积，降低功耗，节省成本。[0003]HEMT是GaN功率器件中使用最为广泛的一种器件结构，相对于MOSFET，由于GaNHEMT具有高的电子迁移率，所以其有更高的频率特性。[0004]随着通信和无线系统需求的急剧增长，线性和低噪声