[发明专利]基于跨导补偿法的类Fin侧墙调制的HEMT器件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于跨导补偿法的类Fin侧墙调制的HEMT器件及其制备方法，该HEMT器件包括：衬底层；插入层，位于衬底层上；缓冲层，位于插入层上；源电极，位于缓冲层的一端；漏电极，位于缓冲层的另一端；势垒层，位于缓冲层上，且位于源电极和漏电极之间，其中，势垒层上设置有沿栅宽方向排列的若干凹槽，凹槽的深度小于势垒层的厚度；钝化层，覆盖在源电极、漏电极和势垒层上，其中，沿栅宽方向上，钝化层中贯穿有栅槽，且若干凹槽位于栅槽下；栅电极，位于若干凹槽和栅槽中，且位于钝化层表面；金属互联层，贯穿钝化层且位于源电极、漏电极上。该HEMT器件通过沿栅宽方向排列若干凹槽形成类Fin结构，可以满足高频高线性和高压高线性的应用需求。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种基于跨导补偿法的类Fin侧墙调制的HEMT器件及其制备方法。

背景技术

近年来，随着物联网需求的激增以及移动设备的发展，人们对于无线通信技术的传输效率有了更高的要求。比如5G-LTE，WIMAX、卫星通讯、雷达以及空间应用等毫米波应用领域中，而功率放大器(power amplifier，PA)作为通信链路发射机的重要组成部分，为了能够获得足够的发射功率，必须在大功率输出条件下工作，但此时PA会消耗大量的功率，线性度很差，造成传输效率低下、信号失真以及传输质量下降，故为了改善功率放大器的线性度，提高其功率附加效率(power added efficiency，PAE)，各种电路级的线性化技术相继被提出，比如功率回退法、反馈技术、预失真技术等，但这些电路级的线性化技术往往会造成功率附加效率的下降，使得线性度于与功率附加效率成为一种矛盾，此外，随着芯片集成度的提高，其电路设计更加复杂，功耗较大，所以期望在器件级寻求一种解决线性度的方法。

Si基MOS晶体管作为功率放大器最成熟的器件，其应用得到了广泛的发展，但其工作频率低、功耗大、转换效率低以及耐高温性能差等问题，在高频大功率领域的进一步发展受到了限制，而GaN作为一种宽禁带半导体材料，具有高的饱和电子速度、高的迁移率以及较大的击穿场强，促进了晶体管器件在高频大功率领域的发展。然而随着集成度不断提高，器件尺寸不断缩小，传统平面结构的GaN基HEMT器件受短沟道效应、栅极漏电以及源极驱动电阻Rs的影响越来越显著，这使得器件在较大无线射频(Radio Frequency，RF)输入功率时，产生严重互调失真(intermodulation distortion，IMD)，器件产生非线性增益，跨导下降，线性度恶化。

基于以上原因，多年来人们提出了多种方法来改善晶体管的非线性特性。1992年，贝尔实验的D.R.Green提出采用具有不同宽度、不同深度以及不同载流子浓度的多沟道结构制备高线性器件；在该种方法中，栅下具有不同量子阱的沟道在不同的栅极偏置下导通，达到调节器件阈值，改善器件线性度的目标，但该种方法对于阈值的控制能力有限，同时为了保证多个沟道的逐步开启，需要施加更大的栅极电压，这会导致较底层沟道导通之前，便已经产生极大的栅极漏电，造成器件可靠性问题。

2013年，Dong Seup Lee等人研究了源极驱动电阻Rs对器件跨导的调制作用。研究发现，采用更宽的源沟道区域结构可以降低该区域电场强度，从而缓解随着器件输出电流增大时源电阻增大的情况，进而提高了器件的线性度。

目前，现有技术中改善器件线性度的方法主要有三种：1、利用鳍(Fin)结构改善器件线性度；2、利用渐变势垒层改善器件线性度；3、利用MIS HEMT结构改善器件线性度。