[实用新型]具有Г型栅的GaN基MIS-HEMT器件

说明书

本实用新型公开了一种具有Г型栅的GaN基MIS‑HEMT器件，所述器件包括AlGaN/GaN异质结外延层等结构，所述器件还包括一Г型栅电极，所述Г型栅电极包括栅帽和栅脚，栅脚的一端和栅帽的部分下表面连接，另一端和第二开口处部分暴露的栅介质层上表面连接，栅帽的其余下表面和钝化层上表面连接。本实用新型利用G线、I线光刻包括接触式光刻和步进式光刻与金属剥离工艺或金属刻蚀工艺结合，通过在钝化层开口处通过对准的方式，使一部分的栅极金属与栅介质层接触，另一部分与钝化层接触，使栅足线宽在光刻的极限线宽下大大减小；所述Г栅结构，引入了场板，场板调制了栅靠漏侧导电沟道的电场强度分布，提高了器件的击穿电压。

技术领域

本实用新型属于半导体技术领域，特别涉及一种具有Г栅结构的GaN基 MIS-HEMT器件。

背景技术

以氮化镓(GaN)为代表的宽禁带III族氮化物材料其合金被称为第三代半导体材料，基于GaN的宽禁带半导体材料与器件发展的十分迅猛。GaN是III-V 族直接带隙半导体，具有宽禁带、高击穿场强、高的饱和电子漂移速度和耐高温的特性，其中3.4ev的禁带宽度让GaN十分适合微波/毫米波大功率器件的应用。另外，GaN可以与AlGaN形成调制掺杂的AlGaN/GaN异质结结构，在室温下形成的二维电子气导电沟道具有高电子浓度与高电子迁移率的特性，相比于硅器件的体电子沟道而言，开关速率大大提高，并且相比于硅器件降温要求更低。因此氮化镓HEMT器件在微波功率领域具有广泛的应用前景。

近年来微波放大器领域迫切需要具有高频率和高功率密度的器件。由HEMT 器件的小信号特性和大信号特性可知，栅长越短器件的截止频率和最大震荡频率越高，而器件的栅压摆幅和击穿电压越高，功率密度越高。这就要求在工艺的限制下，尽可能缩小栅长，并通过在栅电极和AlGaN势垒层之间插入绝缘介质层形成MIS结构提高栅压摆幅，以及通过场板结构如Г栅结构调制沟道电场分布提高器件的击穿电压。

目前GaN基MIS-HEMT器件的栅极线宽由光刻决定，最常用的手段主要有G线、 I线、波长更短的深紫外和极紫外光刻、以及电子束光刻技术。

G线和I线光刻技术具有工艺简单、成本低、效率高的优点。但其最小线宽被光源的波长所限制，一般的G线、I线光刻机只能做到0.5μm以上的栅线条。而0.5μm以下的栅线条则需要步进式光刻机或者一些特殊的技巧，工艺复杂，一致性不高，对掩膜的要求相比于接触式光刻机更高。

电子束直写的方法制作的栅长可以达到纳米水平，且一致性非常好。但生产效率低下，设备昂贵维护成本高，一般只能用于实验研究。另外深紫外或极紫外光刻机由于采用了波长更短的光源，分辨率更高可以达到0.05-0.25μm，但相比于G线、I线光刻技术成本更高、效率低。

因此，寻找一种工艺简单、高效率、低成本的深亚微米栅长的Г栅结构的 GaN基MIS-HEMT器件制备方法是本行业亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服已有的GaN基MIS-HEMT器件栅极光刻工艺的限制和功率密度不高的不足，从栅极工艺与器件结构的角度提出一种具有Г栅结构的GaN基MIS-HEMT器件，可以有效的提高器件频率特性和功率特性，以满足高效率、高成品率的规模化生产的需求。

本实用新型的目的是通过以下技术方案之一实现的。