[发明专利]一种高电子迁移率晶体管及其制作方法

说明书

本发明公开了一种高电子迁移率晶体管及其制作方法，晶体管包含衬底、缓冲层、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，设置在有源区处的源极和漏极之间栅极区域处的势垒层表面的P型氮化物栅层，在P型氮化物栅层上设置栅极；有源区处的源极与漏极之间栅极区域处的势垒层表面的P型氮化物栅层为沿着栅宽方向的M个P型掺杂区，M个P型掺杂区的掺杂浓度不规则排列。采用本发明晶体管及其制作方法，形成M个P型掺杂区不规则排列，形成具有不同关断电压的区域栅极，沿着栅宽方向形成不同的关断电压不规则排布，保证总体器件在开态漏极电流均匀分布的同时，实现器件跨导的平整性，使器件在射频工作时随着输入功率的增加，器件增益保持不变，线性度提高。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，特别涉及氮化物半导体器件及其制作方法。

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射频器件为横向平面器件，如附图1所示，GaNHEMT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，提供一种高电子迁移率晶体管及其制作方法。

为了实现以上目的，本发明的一具体实施例中，提供了一种高电子迁移率晶体管的制作方法，包括如下：

在半导体衬底上依次形成缓冲层、沟道层、势垒层、GaN层；

刻蚀GaN层，保留栅极区域的GaN层，在势垒层上的源极区域和漏极区域相应形成源极窗口、漏极窗口；在源极窗口、漏极窗口上形成欧姆接触金属，形成源极和漏极；

通过若干次光刻、离子注入工艺依次在有源区处的源极与漏极之间栅极区域的GaN层形成沿着栅宽方向排列的M个P型掺杂区，M个P型掺杂区包含N种不同的P型掺杂浓度；沿着栅宽方向M个P型掺杂区的P型掺杂浓度不规则排列；其中，M≥N且M为大于等于3的正整数，N为大于等于3的正整数；

在M个P型掺杂区上形成栅极。

上述，不规则排列是指非线性规律排列；M个P型掺杂区线性规律排列是指不同P型掺杂浓度的P型掺杂区沿着栅宽方向若干P型掺杂区的P型掺杂浓度依次变大或依次变小。