一種源漏非對(duì)稱自對(duì)準(zhǔn)的射頻功率器件及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于射頻功率器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種源漏非對(duì)稱自對(duì)準(zhǔn)的射頻功率器件及其制備方法。本發(fā)明專利技術(shù)采用先柵工藝制備射頻功率器件，利用柵極側(cè)墻來(lái)實(shí)現(xiàn)柵極與源極位置的自對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)，由于柵極被鈍化層保護(hù)，可以在柵極形成之后通過離子注入工藝來(lái)形成器件的源極與漏極，工藝過程簡(jiǎn)單，減小了產(chǎn)品參數(shù)的漂移，增強(qiáng)了射頻功率器件的電學(xué)性能。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種射頻功率器件，具體涉及，屬于射頻功率器件領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
高電子遷移率晶體管(HighElectron Mobility Transistors,HEMT)被普遍認(rèn)為是最有發(fā)展前途的高速電子器件之一。由于具有超高速、低功耗、低噪聲的特點(diǎn)(尤其在低溫下)，能極大地滿足超高速計(jì)算機(jī)及信號(hào)處理、衛(wèi)星通信等用途上的特殊需求，故而HEMT器件受到廣泛的重視。作為新一代微波及毫米波器件，HEMT器件無(wú)論是在頻率、增益還是在效率方面都表現(xiàn)出無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過10多年的發(fā)展，HEMT器件已經(jīng)具備了優(yōu)異的微波、毫米波特性，已成為2 100 GHz的衛(wèi)星通信、射電天文等領(lǐng)域中的微波毫米波低噪聲放大器的主要器件。同時(shí)，HEMT器件也是用來(lái)制作微波混頻器、振蕩器和寬帶行波放大器的核心部件。目前氮化鎵基的HEMT射頻功率器件大多采用后柵工藝制造，其制造的工藝流程主要包括:首先制造源、漏電極。光刻歐姆接觸窗口，利用電子束蒸發(fā)形成多層電極結(jié)構(gòu)，剝離工藝形成源、漏接觸，使用快速熱退火(RTA)設(shè)備，在9(KTC、30 Sec氬氣保護(hù)條件下形成良好的源、漏歐姆接觸。然后光刻出需刻蝕掉的區(qū)域，并使用反應(yīng)離子束刻蝕(RIE)設(shè)備，通入氯化硼，刻蝕臺(tái)階。最后再次利用光刻、電子束蒸發(fā)和剝離工藝形成肖特基勢(shì)壘柵金屬。但是隨著器件尺寸的縮小，這種后柵工藝的方法難以實(shí)現(xiàn)HEMT器件的柵極與源極、漏極位置的精確對(duì)準(zhǔn)，造成產(chǎn)品參數(shù)的漂移。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提出，以實(shí)現(xiàn)射頻功率器件的柵極與源極位置的自對(duì)準(zhǔn)，減小產(chǎn)品參數(shù)的漂移，增強(qiáng)射頻功率器件的電學(xué)性能。本專利技術(shù)提出的一種源漏非對(duì)稱自對(duì)準(zhǔn)的射頻功率器件，包括: 在襯底上依次形成的氮化鎵鋁緩沖層、氮化鎵溝道層、氮化鎵鋁隔離層； 在所述氮化鎵鋁隔離層之上形成的柵介質(zhì)層； 在所述柵介質(zhì)層之上形成的柵極以及位于柵極之上的鈍化層； 在所述柵極的兩側(cè)形成的柵極側(cè)墻； 在所述氮化鎵鋁隔離層內(nèi)，所述柵極的兩側(cè)形成的漏極和源極； 介于所述靠近漏極一側(cè)的柵極側(cè)墻與所述漏極之間形成的絕緣介質(zhì)層； 覆蓋所述靠近漏極一側(cè)的柵極側(cè)墻形成的與所述源極相連的場(chǎng)板，在器件的溝道長(zhǎng)度方向上，所述場(chǎng)板向所述絕緣介質(zhì)層以及位于柵極之上的鈍化層上延伸。本專利技術(shù)還提出了上述源漏非對(duì)稱自對(duì)準(zhǔn)的射頻功率器件的制備方法，具體步驟如下: 在襯底上依次淀積氮化鎵鋁緩沖層、氮化鎵溝道層、氮化鎵鋁隔離層； 進(jìn)行有源區(qū)光刻，用光刻膠作為刻蝕阻擋層，依次刻蝕氮化鎵鋁隔離層、氮化鎵溝道層、氮化鎵鋁緩沖層以形成有源區(qū)，之后去膠； 在所形成的結(jié)構(gòu)的暴露表面上依次淀積第一層絕緣薄膜、第一層導(dǎo)電薄膜、第二層絕緣薄膜； 進(jìn)行光刻、顯影定義出器件的柵極的位置； 以光刻膠作為刻蝕阻擋層，依次刻蝕掉暴露出的第二層絕緣薄膜和第一層導(dǎo)電薄膜，之后去膠，未被刻掉的第一層導(dǎo)電薄膜、第二層絕緣薄膜形成器件的柵極以及位于柵極之上的鈍化層； 在所形成的結(jié)構(gòu)的暴露表面上淀積第三層絕緣薄膜，并掩膜、曝光、顯影定義出器件的源極和漏極的位置，然后以光刻膠為刻蝕阻擋層刻蝕掉暴露出的第三層絕緣薄膜，并繼續(xù)刻蝕掉暴露出的第一層絕緣薄膜以露出所形成的氮化鎵鋁隔離層，之后去膠，剩余的第三層絕緣薄膜形成位于柵極兩側(cè)的柵極側(cè)墻以及介于靠近漏極一側(cè)的柵極側(cè)墻與漏極之間的絕緣介質(zhì)層； 向暴露出的氮化鎵鋁隔離層中注入硅離子，在氮化鎵鋁隔離層內(nèi)形成器件的源極和漏極； 覆蓋靠近漏極一側(cè)的柵極側(cè)墻形成與源極相連的場(chǎng)板，且在器件的溝道長(zhǎng)度方向上，該場(chǎng)板向所形成的絕緣介質(zhì)層以及位于柵極之上的鈍化層上延伸。如上所述的源漏非對(duì)稱自對(duì)準(zhǔn)的射頻功率器件的制備方法，所述的第一層絕緣薄膜為氧化硅、氮化硅、氧化鉿或者為三氧化二鋁，所述的第二層絕緣薄膜、第三層絕緣薄膜為氧化硅或者為氮化硅。如上所述的源漏非對(duì)稱自對(duì)準(zhǔn)的射頻功率器件的制備方法，所述的第一層導(dǎo)電薄膜為含鉻、或者含鎳、或者含鎢的合金。本專利技術(shù)采用先柵工藝制備源漏非對(duì)稱自對(duì)準(zhǔn)的射頻功率器件，利用柵極側(cè)墻來(lái)實(shí)現(xiàn)柵極與源極位置的自對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)，由于柵極被鈍化層保護(hù)，可以在柵極形成之后通過離子注入工藝來(lái)形成器件的源極與漏極，工藝過程簡(jiǎn)單，減小了產(chǎn)品參數(shù)的漂移，增強(qiáng)了射頻功率器件的電學(xué)性能。附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)所公開的源漏非對(duì)稱自對(duì)準(zhǔn)的射頻功率器件的一個(gè)實(shí)施例的剖面圖。其中，圖1a為該源漏非對(duì)稱自對(duì)準(zhǔn)的射頻功率器件的俯視圖示意圖，圖1b為圖1a所示結(jié)構(gòu)沿AA方向的剖面圖。圖2至圖6為本專利技術(shù)所公開的源漏非對(duì)稱自對(duì)準(zhǔn)的射頻功率器件的制備方法的一個(gè)實(shí)施例的工藝流程圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，在圖中，為了方便說(shuō)明，放大或縮小了層和區(qū)域的厚度，所示大小并不代表實(shí)際尺寸。盡管這些圖并不能完全準(zhǔn)確的反映出器件的實(shí)際尺寸，但是它們還是完整的反映了區(qū)域和組成結(jié)構(gòu)之間的相互位置，特別是組成結(jié)構(gòu)之間的上下和相鄰關(guān)系。圖1為本專利技術(shù)所提出的源漏非對(duì)稱自對(duì)準(zhǔn)的射頻功率器件的一個(gè)實(shí)施例，其中，圖1a為該源漏非對(duì)稱自對(duì)準(zhǔn)的射頻功率器件的俯視圖示意圖，圖1b為圖1a所示結(jié)構(gòu)沿AA方向的剖面圖。如圖1所示，襯底包括基底200和在基底200上形成的氮化鎵緩沖層201，在氮化鎵緩沖層201之上依次形成有氮化鎵鋁緩沖層202、氮化鎵溝道層203和氮化鎵鋁隔離層204。在氮化鎵鋁隔離層204之上形成有柵介質(zhì)層205，在柵介質(zhì)層205之上形成有器件的柵極206和位于柵極206之上的鈍化層207。在柵極206的兩側(cè)形成有柵極側(cè)墻208a。在氮化鎵鋁隔離層204內(nèi)、柵極206的兩側(cè)分別形成的源極209和漏極210。在靠近漏極210 —側(cè)的柵極側(cè)墻208a與漏極210之間形成的絕緣介質(zhì)層208b，柵極側(cè)墻208a和絕緣介質(zhì)層208b可以由絕緣材料208同時(shí)形成，絕緣材料208可以為氧化娃或者為氮化娃。覆蓋靠近漏極210 —側(cè)的柵極側(cè)墻208a形成有與源極209相連的場(chǎng)板211，且在器件的溝道長(zhǎng)度方向上，場(chǎng)板211向鈍化層207和絕緣介質(zhì)層208b上延伸。在柵極206和漏極210之上還形成有分別用于將柵極206和漏極210與外部電極相連接的源極的接觸體212和漏極的接觸體213。以下所敘述的本專利技術(shù)所提出的源漏非對(duì)稱自對(duì)準(zhǔn)的射頻功率器件的制備方法的一個(gè)實(shí)施例的工藝流程。首先，如圖2所示，在襯底上依次淀積形成厚度約為40納米的氮化鎵鋁緩沖層202、厚度約為40納米的氮化鎵溝道層203、厚度約為22納米的氮化鎵鋁隔離層204，然后在氮化鎵鋁隔離層204之上淀積一層光刻膠并掩膜、曝光、顯影定義出有源區(qū)的位置，然后以光刻膠為刻蝕阻擋層依次刻蝕掉暴露出的氮化鎵鋁隔離層204、氮化鎵溝道層203、氮化鎵鋁緩沖層202以形成有源區(qū)，然后剝除光刻膠。其中，圖2a為所形成結(jié)構(gòu)的俯視圖示意圖，圖2b為圖2a所示結(jié)構(gòu)沿AA方向的剖面圖。 本實(shí)施例中所述的襯底包括基底200和在基底200上形成的氮化鎵緩沖層201，基底200可以為硅、碳化硅或者為三氧化二鋁。接下來(lái)，在所形成的結(jié)構(gòu)的暴露表面上依次淀積形成第一層絕緣薄膜205、第一層導(dǎo)電薄膜和第二層絕緣薄膜，并在第二層絕緣薄膜之上淀積一層光刻膠并掩膜、曝光、顯影定義出器件的柵極位置，然后以光刻膠作為刻蝕阻擋層依次刻蝕掉暴露的第本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種源漏非對(duì)稱自對(duì)準(zhǔn)的射頻功率器件，包括：在襯底上依次形成的氮化鎵鋁緩沖層、氮化鎵溝道層、氮化鎵鋁隔離層；在所述氮化鎵鋁隔離層之上形成的柵介質(zhì)層；其特征在于，還包括：在所述柵介質(zhì)層之上形成的柵極以及位于柵極之上的鈍化層；在所述柵極的兩側(cè)形成的柵極側(cè)墻；在所述氮化鎵鋁隔離層內(nèi)，所述柵極的兩側(cè)形成的漏極和源極；介于所述靠近漏極一側(cè)的柵極側(cè)墻與所述漏極之間形成的介質(zhì)層；覆蓋所述靠近漏極一側(cè)的柵極側(cè)墻形成的與所述源極相連的場(chǎng)板，且在器件的溝道長(zhǎng)度方向上，所述場(chǎng)板向所述絕緣介質(zhì)層以及位于柵極之上的鈍化層上延伸。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉曉勇，王鵬飛，周鵬，張衛(wèi)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：復(fù)旦大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：