[发明专利]一种HEMT器件及其制作方法

说明书

本发明公开了一种HEMT器件及其制作方法，HEMT器件包含从下至上依次层叠设置的衬底、缓冲层、沟道层、势垒层，所述沟道层与势垒层构成异质结；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，所述栅极包括设置于有源区处的源极与漏极之间栅极区域处的梳齿栅极结构；所述梳齿栅极结构包含梳柄部和至少两个或两个以上的梳齿部，所述梳齿部与梳柄部相连，梳齿部间隔设置；所述梳柄部设置于势垒层上并与源极或漏极平行；沿着栅宽方向若干相邻梳齿部之间的间距逐渐变宽或逐渐变窄分布；所述梳齿部深入势垒层的中；所述梳齿部深入势垒层的深度大于或等于一半的势垒层厚度，该HEMT器件可以实现在不同栅极区域具有不同的关断电压，从而提高器件线性度。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，特别涉及一种HEMT器件及其制作方法。

背景技术

5G通信技术是最新一代蜂窝移动通信技术，是4G(LTE-A、WiMax)、3G(UMTS、LTE)和2G(GSM)系统后的延伸。5G通信技术将广泛用于智慧家庭、远程医疗、远程教育、工业制造和物联网领域，具体包括千兆级移动宽带数据接入、3D视频、高清视频、云服务、增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、工业制造自动化、紧急救援、自动驾驶、现代物流等典型业务应用。其中，高清视频、AR、VR、远程医疗、工业制造自动化、现代物流管理等主要发生在建筑物室内场景。

GaN材料的研究与应用是目前全球半导体研究的前沿和热点，是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料，并与SIC、金刚石等半导体材料一起，被誉为是继第一代Ge、Si 半导体材料、第二代GaAs、InP化合物半导体材料之后的第三代半导体材料。氮化镓(GaN)具有宽禁带宽度，高击穿电场，高热导率，高电子饱和速率以及更高的抗辐射能力等优点，在高温、高频和微波大功率半导体器件中有着十分广阔的应用前景。低欧姆接触电阻对于输出功率，高效率，高频和噪声性能起到至关重要的作用。近年来，GaN凭借高频下更高的功率输出和更小的占位面积，被射频行业大量应用。

GaN射频器件在应用中，GaN HEMT器件为横向平面器件，如附图1所示，GaN HEMT器件的跨导(gm)随栅电压(Vgs)变化曲线，随着栅极输入电压增加，跨导gm下降，对应增益降低；跨导gm是指输出端电流的变化值与输入端电压的变化值之间的比值其PA的非线性导致显著的带边泄露、输出功率过早饱和、信号失真等，影响系统的特性及增加了系统设计的复杂度。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术问题，提供一种HEMT器件及其制作方法。本发明的技术方案如下：

本发明实施例公开了一种HEMT器件的制作方法，包括如下步骤：

(1)在半导体衬底上依次形成沟道层、缓冲层、势垒层；

(2)在势垒层上沉积介质层；

(3)在刻蚀介质层，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)通过光刻工艺，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凹槽，若干个凹槽中至少两个或两个以上凹槽的凹槽深度相同；所述栅极设置在栅极区域的势垒层上及凹槽上；若干个凹槽沿着栅宽方向排列，若干相邻凹槽之间的间距沿着栅宽方向逐渐变宽或逐渐变窄分布，至少包含两种不同的相邻梳齿部之间的间距；

(6)通过光刻工艺在得到栅极区域窗口，在栅极区域窗口上形成肖特基接触金属，形成栅极，所述栅极包括设置于有源区处的源极与漏极之间栅极区域处的梳齿栅极结构；所述梳齿栅极结构包含梳柄部和至少两个或两个以上的梳齿部，所述梳齿部与梳柄部相连，梳齿部间隔设置；所述梳柄部设置于势垒层上并与源极或漏极平行；若干相邻梳齿部之间的间距分布沿着栅宽方向若干相邻梳齿部之间的间距逐渐变宽或逐渐变窄分布，至少包含两种不同的相邻梳齿部之间的间距。