[发明专利]一种HEMT器件及其制造方法

说明书

本发明公开了一种HEMT器件及其制造方法。该器件包括衬底；有源区，形成于衬底上；势垒区，形成于有源区上；阻挡区，形成于势垒区上，栅极，形成于阻挡区上；低电阻区，分别形成在栅极两侧，其中低电阻区是以栅极为掩蔽，通过自对准工艺形成的，并且低电阻区具有掺杂粒子；源极和漏极，分别形成在栅极两侧的低电阻区上。通过本发明，有效地缩短了栅源距和栅漏距，降低了栅源串联电阻和栅漏串联电阻，改善了器件的高频特性。并且低电阻区形成时不需要进行精确套刻，降低了对光刻工艺套刻精度的要求，提高了器件的成品率，降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种HEMT器件及其制造方法。

背景技术

与其它半导体材料相比，III族氮化物材料具有禁带宽度大、临界击穿电场高、饱和电子速度高、导热率高、化学性质稳定等优点。另外III族氮化物材料具有较强的自发极化和压电极化效应，例如，GaN可以与铝镓氮(AlGaN)、铟铝氮(InAlN)和铝氮(AlN)等材料形成具有高面密度和高迁移率的二维电子气(2DEG)导电沟道。因此GaN基高电子迁移率场效应晶体管(HEMT)具有电流密度大、功率密度大、高频特性好和耐高温等特点，在军用和民用的微波功率领域有着广泛的应用前景。

在微波应用领域，缩小器件的尺寸以缩短栅长并降低源漏电阻是提高GaN 基HEMT器件电流增益截止频率(f_T)的重要措施。目前，GaN基HEMT器件的栅长已经缩短到30nm，器件的电流增益截止频率也已经达到了370GHz(参见Yuanzheng Yue,et al,InAlN/AlN/GaNHEMTs With Regrown Ohmic Contacts and f_T of 370GHz,IEEE Electron DeviceLetters,vol.33,no.7,pp.988-990.)。

在GaN基HEMT器件制造过程中，对于确定的器件尺寸，欧姆接触电阻和栅源、栅漏串联电阻是影响器件高频特性的两个重要参数，因此缩短栅源距和栅漏距和改进欧姆接触生长工艺是改善器件高频特性的两个重要措施。

一方面，现有技术中形成源漏极区和栅极的方法，受限于光刻套刻精度的限制，器件的源漏距通常较大，使得HEMT器件的栅源串联电阻和栅漏串联电阻较大，从而降低了HEMT器件的高频特性。

另一方面，低的欧姆接触电阻需要良好的欧姆接触生长工艺。业界当前通常采用高温退火形成合金欧姆接触，然而高温退火会造成栅结退化甚至失效，使栅泄漏电流增大，甚至使栅肖特基结形成欧姆接触。较大的栅泄漏电流会降低器件的高频性能和击穿性能，同时降低了器件的可靠性和成品率。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种HEMT器件及其制造方法，以解决背景技术中所涉及的问题中的一种或几种。

一方面，本发明实施例提供了一种HEMT器件，包括：

衬底；

有源区，形成于所述衬底上；

势垒区，形成于所述有源区上；

阻挡区，形成于所述势垒区上；

栅极，形成于所述阻挡区上；

低电阻区，分别形成在所述栅极两侧，其中，所述低电阻区是以所述栅极为掩蔽，通过自对准工艺形成的，并且所述低电阻区具有掺杂粒子，所述掺杂粒子的浓度在竖直方向的峰值位于与所述有源区对应的部分或与所述势垒区对应的部分；以及

源极和漏极，分别形成在所述栅极两侧的低电阻区上。

所述衬底可以为蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓或稀土氧化物等适合生长III-V 族化合物的材料。

所述栅极的材料为难熔材料，所述难熔材料选自以下组中的一种或多种：钨 (W)、钼(Mo)、钽(Ta)、钛、铬和氮化钽；或者为