[发明专利]一种低寄生电阻射频功率器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于射频功率器件领域，涉及一种射频功率器件，具体涉及一种低寄生电阻射频功率器件及其制备方法。

背景技术

高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transistors，HEMT）被普遍认为是最有发展前途的高速电子器件之一。由于具有超高速、低功耗、低噪声的特点(尤其在低温下)，能极大地满足超高速计算机及信号处理、卫星通信等用途上的特殊需求，故而 HEMT 器件受到广泛的重视。作为新一代微波及毫米波器件,HEMT 器件无论是在频率、增益还是在效率方面都表现出无与伦比的优势。经过 10 多年的发展,HEMT 器件已经具备了优异的微波、毫米波特性,已成为 2～100 GHz 的卫星通信、射电天文等领域中的微波毫米波低噪声放大器的主要器件。同时,HEMT 器件也是用来制作微波混频器、振荡器和宽带行波放大器的核心部件。

目前氮化镓基的HEMT射频功率器件大多采用后栅工艺制造，其制造的工艺流程主要包括：首先制造源、漏电极。光刻欧姆接触窗口，利用电子束蒸发形成多层电极结构，剥离工艺形成源、漏接触，使用快速热退火(RTA)设备，在900℃、30 Sec氩气保护条件下形成良好的源、漏欧姆接触。然后光刻出需刻蚀掉的区域，并使用反应离子束刻蚀(RIE)设备，通入氯化硼，刻蚀台阶。最后再次利用光刻、电子束蒸发和剥离工艺形成肖特基势垒栅金属。但是随着器件尺寸的缩小，这种后栅工艺的方法难以实现HEMT器件的栅极与源极、漏极位置的精确对准，造成产品参数的漂移。

发明内容

本发明的目的在于提出一种低寄生电阻射频功率器件及其制备方法，以实现射频功率器件的栅极与源极位置的自对准，减小产品参数的漂移，增强射频功率器件的电学性能。

本发明所提出了一种低寄生电阻射频功率器件，包括：

在衬底上依次形成的氮化镓铝缓冲层、氮化镓沟道层、氮化镓铝隔离层；

在所述氮化镓铝隔离层之上形成的栅介质层；

在所述栅介质层之上形成的栅叠层区，包括栅极以及位于栅极之上的钝化层；

在所述栅叠层区的两侧形成的第一栅极侧墙；

在所述氮化镓沟道层之上，所述栅极的一侧形成的漏极以及在所述栅极的非漏极侧形成的源极；

只在所述栅叠层区靠近漏极的一侧位于所述第一栅极侧墙与漏极之间形成的第二栅极侧墙。

如上所述的低寄生电阻射频功率器件，在所述第一栅极侧墙之上靠近漏极一侧形成的与所述源极相连的场板，且在器件的沟道长度方向上，所述场板向所述第二栅极侧墙以及所述位于栅极之上的钝化层上延伸。

本发明还提出了上述低寄生电阻射频功率器件的制备方法，具体步骤如下：

在衬底上依次淀积氮化镓铝缓冲层、氮化镓沟道层、氮化镓铝隔离层；

以光刻胶作为刻蚀阻挡层，依次刻蚀氮化镓铝隔离层、氮化镓沟道层、氮化镓铝缓冲层以形成有源区，之后去胶；

在所形成的结构的暴露表面上依次淀积第一层绝缘薄膜、第一层导电薄膜、第二层绝缘薄膜；

进行光刻、显影定义出器件的栅叠层区的位置；

以光刻胶作为刻蚀阻挡层，依次刻蚀掉暴露出的第二层绝缘薄膜和第一层导电薄膜，之后去胶，未被刻蚀掉的第一层导电薄膜和第二层绝缘薄膜形成器件的栅极以及位于栅极之上的钝化层；

在所形成的结构的暴露表面上淀积第三层绝缘薄膜，并刻蚀所形成的第三层绝缘薄膜在栅叠层区的两侧形成第一栅极侧墙；

在所形成的结构的暴露表面上淀积一层多晶硅，并对所形成的多晶硅进行回刻，其中，仅源极位置处的多晶硅没有被刻蚀掉；

在所形成的结构的暴露表面上淀积第四层绝缘薄膜，并刻蚀所形成的第四层绝缘薄膜在栅叠层区靠近漏极的一侧形成第二栅极侧墙；

刻蚀掉剩余的多晶硅，并继续刻蚀掉暴露出的第一层绝缘薄膜；

继续刻蚀掉暴露出的氮化镓铝隔离层以暴露出所形成的氮化镓沟道层；

通过光刻工艺形成图形，以一个图形暴露出源极和漏极的位置；

通过外延工艺生长掺杂硅的氮化镓或者氮化镓铝，在暴露出的氮化镓沟道层之上形成器件的源极和漏极；

在靠近漏极一侧的第一栅极侧墙之上形成与源极相连的场板，且在器件的沟道长度方向上，该场板向第二栅极侧墙以及位于栅极之上的钝化层上延伸。

如上所述的低寄生电阻射频功率器件的制备方法，所述的第一层绝缘薄膜为氧化硅、氮化硅、氧化铪或者为三氧化二铝，所述的第二层绝缘薄膜、第三层绝缘薄膜和第四层绝缘薄膜为氧化硅或者为氮化硅。