[发明专利]一种氮化物HEMT射频器件及其制作方法

权利要求书

1.一种氮化物HEMT射频器件，所述器件包含从下至上层叠设置的半导体衬底、沟道层、势垒层；还包括相对设置在势垒层上方有源区处的源极和漏极，以及栅极，其特征在于，

于有源区处的源极与漏极之间栅极区域处的势垒层在沿着栅宽方向设置若干个子凹槽，若干个子凹槽中至少两个的子凹槽的凹槽深度不同；所述栅极设置在栅极区域的势垒层上及子凹槽上；沿着栅宽方向若干个子凹槽的凹槽深度不规则排列；所述子凹槽完全被栅极金属覆盖，凹槽深度取值范围为0至势垒层厚度；凹槽底部呈不规则的凹凸起伏状；

还包括于有源区处的源极与漏极之间栅极区域处的势垒层在沿着栅宽方向设置一个大凹槽，所述若干个子凹槽设置在大凹槽区域范围内，所述子凹槽和大凹槽完全被栅极金属覆盖，大凹槽与若干各子凹槽之间的凹槽深度之差的最大值小于最深子凹槽与最浅子凹槽之间凹槽深度差。

2.根据权利要求1所述的氮化物HEMT射频器件，其特征在于，

从俯视图视角看，所述子凹槽开口大小相同，相邻子凹槽相邻设置，若干个子凹槽形成一个连续凹槽，该连续凹槽底部呈不规则的凹凸起伏状；连续凹槽底部凹凸起伏状不是依次递增或依次递减。

3.根据权利要求1所述的氮化物HEMT射频器件，其特征在于，

从俯视图视角看，所述子凹槽开口大小相同，若干个子凹槽沿着栅宽方向均匀间隔分布。

4.根据权利要求1所述的氮化物HEMT射频器件，其特征在于，

从俯视图视角看，所述子凹槽的形状为圆形、椭圆形、或多边形。

5.根据权利要求1所述的氮化物HEMT射频器件，其特征在于，

所述势垒层的厚度范围为3nm-50nm；相邻两个子凹槽之间的凹槽深度差大于等于1nm；所述源极与漏极之间栅极区域处的势垒层的表面沿着栅宽方向依次开设不少于两种不同凹槽深度的子凹槽，凹槽深度均大于等于1nm。

6.根据权利要求1所述的氮化物HEMT射频器件，其特征在于，

任意子凹槽在沿着栅长方向为子凹槽第一尺寸，子凹槽第一尺寸小于栅极区域沿着栅长方向的尺寸，沿着栅长方向的栅极剖视图来看，栅极呈T型状。

7.一种氮化物HEMT射频器件的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在半导体衬底上依次形成沟道层、势垒层；

(2)在势垒层上沉积介质层；

(3)刻蚀介质层，在势垒层上方的源极区域和漏极区域相应形成源极区域窗口、漏极区域窗口；

(4)在源极区域窗口、漏极区域窗口上形成欧姆接触金属，并高温退火形成源极和漏极；

(5)采用至少一次光刻蚀刻工艺，于有源区处的源极与漏极之间栅极区域处的势垒层在沿着栅宽方向形成若干个子凹槽，若干个子凹槽中至少两个的子凹槽的凹槽深度不同；所述栅极设置在栅极区域的势垒层上及子凹槽上；沿着栅宽方向若干个子凹槽的凹槽深度不规则排列；凹槽深度取值范围为0至势垒层厚度；凹槽底部呈不规则的凹凸起伏状；

在形成若干个子凹槽同时，还形成一个大凹槽，所述若干个子凹槽设置在大凹槽区域范围内，所述子凹槽和大凹槽完全被栅极金属覆盖，大凹槽与若干各子凹槽之间的凹槽深度之差的最大值小于最深子凹槽与最浅子凹槽之间凹槽深度差；

(6)通过光刻工艺得到栅极区域窗口，在栅极区域窗口上形成肖特基接触金属，形成栅极。

8.根据权利要求7所述的氮化物HEMT射频器件的制作方法，其特征在于，

采用一次光刻蚀刻工艺形成若干个子凹槽，具体包括，

通过一次曝光显影的方式，在有源区处的源极与漏极之间处的势垒层的表面上沿着栅宽方向在若干子凹槽区域形成厚度不同的光刻胶层；

通过一次干法刻蚀的方式，刻蚀在有源区处的源极与漏极之间处的势垒层形成凹槽深度不同的若干子凹槽；光刻胶层厚度越厚之处的子凹槽的凹槽深度越浅，相反，光刻胶层厚度越薄之处的子凹槽的凹槽深度越深。

9.根据权利要求7所述的氮化物HEMT射频器件的制作方法，其特征在于，

任意子凹槽在沿着栅长方向为子凹槽第一尺寸，子凹槽第一尺寸小于栅极区域沿着栅长方向的尺寸，沿着栅长方向的栅极剖视图来看，栅极呈T型状。