[发明专利]一种基于栅下场调制的低压终端器件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于栅下场调制的低压终端器件及其制备方法，器件包括：衬底层；缓冲层，位于衬底层上；沟道层，位于缓冲层上；源极，位于沟道层的一端；漏极，位于沟道层的另一端；插入层，位于沟道层上，且位于源极和漏极之间；势垒层，位于插入层上；其中，沿着栅宽方向，在势垒层、插入层和沟道层内间隔设置有若干凹槽，凹槽的底部位于沟道层内；钝化层，位于势垒层上，沿着栅宽方向，设置有贯穿钝化层的栅槽，且若干凹槽位于栅槽下；栅极，位于若干凹槽和栅槽中，以及部分钝化层的表面；凹槽靠近源极的边长大于其靠近漏极的边长。本发明的器件通过形成非对称的发散形纳米沟道，能减小本征膝点电压，在较低的工作电压下以实现更大的输出功率。

技术领域

本发明属于半导体器件领域，具体涉及一种基于栅下场调制的低压终端器件及其制备方法。

背景技术

对于各种移动终端，RF器件需要在便携式电源(例如电池组)的中低电压水平下运行，以提供高功率附加效率(PAE)和中等射频输出功率密度(Pout)。低压GaN技术能够在相同的输出功率水平下提供比GaAs技术更高的PAE，从而实现更低的功耗，展示GaN技术的应用空间可以扩展到现有高压之外。更重要的是，GaN在带宽上比GaAs具有优势，这使得实现高速宽带通信成为可能，并且可以显着减少功率放大器(PA)的数量、芯片面积和移动终端的成本。因此，在低压终端应用中，GaN技术可能成为GaAs技术的有力竞争者。

GaN晶体具有很好的电学特性，如宽的禁带宽度，高击穿电场等。同时更为重要的是，GaN可以形成AlGaN/GaN异质结，由于极强的压电极化和自发极化电场的存在，即使在没有任何掺杂的情况，AlGaN/GaN异质结界面也可以形成高浓度的二维电子气，同时该二维电子气具有很高的迁移率(1500cm2/Vs)，可以获得极高的峰值电子速度(3x107cm/s)和饱和电子速度(2x107cm/s)，也就是HEMT器件。

为了在低电压范围内实现高性能GaN HEMT，应该降低由接触电阻和接入电阻组成的寄生电阻，从而通过增加最大输出电流密度(Id.max)和降低导通电阻(Ron)来提高Pout与拐点电压(Vknee)，并通过减少焦耳热耗散来改善PAE。

Fin结构能有效降低器件的膝点电压，使得GaN-HEMT在更小的源漏偏置下达到饱和状态，使器件更适合应用在低电源电压的高频(射频/微波)领域中。应用于低压功率放大器中，可以有效提高PAE和线性度的综合性能，有助于广泛应用在下一代无线移动终端。但是，为了在相对低的电压下获得高增益、好的线性度和合理的功率附加效率，如何进一步降低器件的膝点电压是关键。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于栅下场调制的低压终端器件及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种基于栅下场调制的低压终端器件，包括：

衬底层；

缓冲层，位于所述衬底层上；

沟道层，位于所述缓冲层上；

源极，位于所述沟道层的一端；

漏极，位于所述沟道层的另一端；

插入层，位于所述沟道层上，且位于所述源极和所述漏极之间；

势垒层，位于所述插入层上；其中，沿着栅宽方向，在所述势垒层、所述插入层和所述沟道层内间隔设置有若干凹槽，所述凹槽的底部位于所述沟道层内；

钝化层，位于所述势垒层上，其中，沿着所述栅宽方向，设置有贯穿所述钝化层的栅槽，且若干所述凹槽位于所述栅槽下；

栅极，位于若干所述凹槽和所述栅槽中，以及部分所述钝化层的表面；

其中，所述凹槽靠近所述源极的边长大于其靠近所述漏极的边长。