[发明专利]适用于低工作电压高效率应用的GaN HEMT器件及制备方法

说明书

本发明涉及一种适用于低工作电压高效率应用的GaN HEMT器件及制备方法，该方法包括S1：在衬底上生长GaN基异质结；S2：在GaN基异质结上生长n⁺GaN帽层；S3：采用Cl基等离子体干法刻蚀工艺对n⁺GaN帽层进行图形化自终止刻蚀，形成源极区域图形化通孔和漏极区域图形化通孔；S4：在源极区域图形化通孔和漏极区域图形化通孔淀积金属，形成源极欧姆接触和漏极欧姆接触；S5：采用Cl基等离子体干法刻蚀工艺对栅极区域的n⁺GaN帽层进行自终止刻蚀，形成栅极凹槽；S6：在栅极凹槽淀积金属形成栅极，其中，栅极与n⁺GaN帽层之间存在间距。本发明的制备方法，制备得到图形化欧姆接触结构，极大地降低了器件的欧姆接触电阻。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种适用于低工作电压高效率应用的GaN HEMT器件及制备方法。

背景技术

在5G低频段，Si基、GaAs基和GaN基技术在移动终端的PA技术中仍然是适用的，但若需要同时实现大的输出功率密度和高的功率附加效率，GaN技术则具有明显的优势。此外，在5G通信中，为了实现更快信息传输速率和更低电磁波干扰的目标，系统的工作频率最好选用在毫米波频段，基于此，Si基器件已经很难满足需求，而GaAs基器件的功率密度则相对较低，所以在5G毫米波应用中，GaN技术脱颖而出，成为主力军。

制备高性能毫米波功率器件时，非常重要且有效的方法就是减小器件的寄生电阻。由于器件的寄生电阻主要取决于三个方面：器件的尺寸、方块电阻与接触电阻，故而可以分别从这三个方面入手对器件进行优化。但是，鉴于器件的尺寸取决于生产线工艺水平，故而在工艺水平达到极限的情况下，可以将关注点更多地集中在降低器件方块电阻与接触电阻的方向上。

一般而言，器件的方块电阻主要取决于所使用的异质结材料，且当前较为成熟且易于获得的异质结有AlGaN/GaN和InAlN/GaN。但是相比较而言，InAlN/GaN异质结拥有更强的极化强度，所以更易于获得低的方块电阻，InAlN/GaN异质结是制备高效率毫米波大功率器件的优选材料。但是，要真正制作高性能毫米波功率器件，仅对异质结材料进行优化是远远不够的，为了最终实现降低器件寄生电阻的目标，制备高性能毫米波功率器件，还需要进一步降低器件的欧姆接触电阻，实现对欧姆接触的优化。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种适用于低工作电压高效率应用的GaN HEMT器件及制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种适用于低工作电压高效率应用的GaN HEMT器件的制备方法，包括：

S1：在衬底上生长GaN基异质结；

S2：在所述GaN基异质结上生长n⁺GaN帽层；

S3：采用Cl基等离子体干法刻蚀工艺对所述n⁺GaN帽层进行图形化自终止刻蚀，形成源极区域图形化通孔和漏极区域图形化通孔；

S4：在所述源极区域图形化通孔和所述漏极区域图形化通孔淀积金属，形成源极欧姆接触和漏极欧姆接触；

S5：采用Cl基等离子体干法刻蚀工艺对栅极区域的所述n⁺GaN帽层进行自终止刻蚀，形成栅极凹槽；

S6：在所述栅极凹槽淀积金属形成栅极，其中，所述栅极与所述n⁺GaN帽层之间存在间距。

在本发明的一个实施例中，所述S1包括：使用MOCVD设备在所述衬底上自下而上依次层叠生长GaN缓冲层、AlN插入层和势垒层。