[发明专利]一种环形栅结构的高电子迁移率晶体管

说明书

本发明公开了一种环形栅结构的高电子迁移率晶体管，包括源极、漏极和栅极，栅极为环形结构，高电子迁移率晶体管包括两种基础结构：第一种基础结构为，源极为圆形结构，漏极为环形结构，且源极位于所述栅极的内圈，漏极位于栅极的外圈，源极和漏极分别与栅极存在间隙；第二种基础结构为，漏极为圆形结构，源极为环形结构，且漏极位于栅极的内圈，源极位于漏极的外圈，源极和漏极分别与栅极存在间隙。本发明通过将栅极由直线型转变为环形结构，使其结构稳定，保障器件的稳定性和低寄生电容。

技术领域

本发明属于微波毫米波器件领域，特别涉及了一种高电子迁移率晶体管。

背景技术

三代半导体在微波毫米波芯片的高频领域具有广阔的应用前景。毫米波及太赫兹高电子迁移率晶体管(High Electronic Mobility Transistor,HEMT)器件是毫米波通信、毫米波雷达、太赫兹成像、太赫兹探测等系统的核心部件。而制约高频器件发展的一个主要的工艺瓶颈是伴随小尺寸栅的寄生和结构稳定性问题。目前毫米波HEMT器件的栅工艺制备普遍为基于电子束直写的“T”型栅或“Y”型栅，结构一般为一侧为源极一侧为漏极中间为栅极，栅极为平行于源漏极的线条。而制备“T”型栅或“Y”型栅的栅工艺，普遍采用的是裸栅工艺。所谓裸栅工艺指，在栅金属蒸发前不生长介质，在外延材料上直接通过电子束直写或深紫外光刻得到胶型，栅金属蒸发后，将胶型转化为栅型，剥离得到金属栅。对于高频的器件来说，小尺寸的栅采用裸栅工艺较难实现栅的结构稳定性，而过多的介质辅助或钝化则会增加器件的寄生电容，不利于器件的高频特性。由于栅尺寸较小，上宽下窄的直线型栅结构，底部附着力有限，同时两侧极易存在不平衡，故容易出现倒栅风险。此外，线宽较大的器件采用另一种介质辅助栅工艺。介质辅助栅工艺指，在光刻栅脚图形前，外延材料底部生长了介质，利用刻蚀手段将栅脚刻蚀出，如此后续的栅金属蒸发时有了介质支撑便可增强其稳定性。而对于介质辅助栅型而言，其不足为：较厚的介质带来较大的寄生电容，同时介质刻蚀因存在线宽损失及套刻等问题，致使介质辅助栅成型制备无法完成。对于毫米波的HEMT器件，最关键的工艺就是栅尺寸减小时的栅结构稳定性，而直线型栅由于自身是“T”字型，结构存在倒栅的风险。

综上所述，对于小尺寸栅的HEMT器件而言，在栅尺寸减小时，直线型的“T”型栅或“Y”型栅结构，存在物理结构的不稳定性，容易倒栅。所以，针对高频器件而言，需要对目前的器件结构进行优化，一种具有小尺寸栅稳定性和低寄生电容的器件结构，不仅对提高高频器件性能具有帮助，同时也对小尺寸栅的成品率、可靠性具有帮助。

发明内容

为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种环形栅结构的高电子迁移率晶体管。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种环形栅结构的高电子迁移率晶体管，包括源极、漏极和栅极，所述栅极为环形结构，所述高电子迁移率晶体管包括两种基础结构：第一种基础结构为，所述源极为圆形结构，所述漏极为环形结构，且所述源极位于所述栅极的内圈，所述漏极位于所述栅极的外圈，源极和漏极分别与栅极存在间隙；第二种基础结构为，所述漏极为圆形结构，所述源极为环形结构，且所述漏极位于所述栅极的内圈，所述源极位于所述漏极的外圈，源极和漏极分别与栅极存在间隙。

进一步地，所述栅极通过空气桥结构引出至删极电压极块。

进一步地，对于第一种基础结构，所述源极通过刻蚀背孔接地，所述漏极通过空气桥结构引出至漏极电压极块。

进一步地，针对第一种基础结构，通过设置多个栅极并保证每个栅极内、外圈均被栅极和漏极环绕，从而由内向外形成源极-栅极-漏极-栅极-源极的多层嵌套结构。

进一步地，所有栅极通过空气桥结构连接在一起并引出至栅极电极压块。

进一步地，所有源极通过空气桥结构连接在一起并通过中心处的源极背孔接地；所有漏极通过空气桥结构连接在一起并引出至漏极电压极块。