專利名稱：一種提高AlGaN/GaN HEMT頻率特性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高電子遷移率場效應(yīng)管(HEMT)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高鋁鎵氮/氮化鎵HEMT(AWaN/GaN HEMT)頻率特性的方法。
背景技術(shù)：
毫米波段功率放大器在軍用、商用和消費(fèi)領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。高頻寬帶無線通信技術(shù)、精確制導(dǎo)武器、遠(yuǎn)程雷達(dá)及空間通訊技術(shù)，工作頻段從C、X波段逐漸向Ku、Ka 等更高頻段發(fā)展。做為第三代半導(dǎo)體材料，GaN材料禁帶寬度寬、擊穿電場高、輸出功率大，由于能在高壓下工作，導(dǎo)通電阻小，GaN器件也表現(xiàn)出更高的增益。同時(shí)，GaN器件具有很高的電子遷移率和電子飽和速度，確保了該器件在Ka、Q甚至W波段的高增益。因此，GaN HEMT技術(shù)已成為當(dāng)前毫米波大功率器件領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。對于微波功率器件，器件的截止頻率要求至少是器件工作頻率的4倍以上。為了提高器件的截止頻率，最主要的方法是減小柵極的有效柵長，為了保證柵長減小的同時(shí)柵電阻不隨之增大而導(dǎo)致最高振蕩頻率降低，目前GaN基毫米波功率器件通常采用T型柵的柵結(jié)構(gòu)。對于GaN基HEMT器件，為了抑制其電流崩塌效應(yīng)，通常采用鈍化工藝，在源漏之間外延層上生長SiN介質(zhì)。然而，柵與介質(zhì)之間因此產(chǎn)生的寄生電容導(dǎo)致了柵源電容(Cgs)和柵漏電容(Cgd)的增大，影響了器件的頻率性能。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種提高M(jìn)GaN/GaN HEMT頻率特性的方法，以減少柵源、柵漏寄生電容，提高器件截止頻率(ft)和最高振蕩頻率(fmax)。( 二 )技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種提高M(jìn)GaN/GaN HEMT頻率特性的方法，該方法包括對常規(guī)結(jié)構(gòu)的毫米波GaN HEMT器件進(jìn)行布線，然后通過光學(xué)光刻，在器件表面形成對布線金屬保護(hù)的圖形；采用濕法腐蝕工藝對器件進(jìn)行一次介質(zhì)的腐蝕；對腐蝕后的器件進(jìn)行剝離去膠。上述方案中，所述采用濕法腐蝕工藝對器件進(jìn)行一次介質(zhì)的腐蝕的步驟中，采用的腐蝕液為HF(質(zhì)量百分比濃度40% ) NH4F(質(zhì)量百分比濃度40% ) H2O = 1:1: 1(體積比)，腐蝕時(shí)間為30秒。上述方案中，所述對腐蝕后的器件進(jìn)行剝離去膠的步驟中，是先采用丙酮浸泡30 分鐘，然后采用乙醇清洗，并用去離子水沖洗，最后用N2氣吹干。
(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、利用本發(fā)明，由于采用濕法腐蝕一次介質(zhì)方法，明顯降低了柵源電容Cgs、柵漏電
各 Cgd。2、利用本發(fā)明，由于采用濕法腐蝕一次介質(zhì)方法，明顯提高了器件的截止頻率。3、利用本發(fā)明，由于采用濕法腐蝕一次介質(zhì)方法，明顯提高了器件的最高振蕩頻率。4、利用本發(fā)明，在淀積一次介質(zhì)后，對器件表面進(jìn)行鈍化，抑制器件的電流崩塌效應(yīng)，形成常規(guī)器件后，再對一次介質(zhì)進(jìn)行濕法腐蝕，不影響器件的電流崩塌抑制。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的AWaN/GaN HEMT器件結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖2是依照本發(fā)明實(shí)施例AWaN/GaN HEMT器件結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖3是本發(fā)明中濕法腐蝕一次介質(zhì)前后，AWaN/GaN HEMT器件截止頻率對比示意圖；圖4是本發(fā)明中濕法腐蝕一次介質(zhì)前后，AlGaN/GaN HEMT器件最高振蕩頻率對比示意圖；圖5是本發(fā)明中濕法腐蝕一次介質(zhì)前后，小信號等效電路中寄生電容值對比。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明可以應(yīng)用于毫米波及毫米波以上頻段GaN基HEMT器件，現(xiàn)結(jié)合圖1和圖2 對本發(fā)明做詳細(xì)描述圖1為現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)結(jié)構(gòu)GaN基HEMT器件結(jié)構(gòu)的剖視圖，形成過程包括通過快速退火合金形成源極1和漏極2 ；進(jìn)行注入隔離后，通過PECVD淀積一次介質(zhì)Si3N43，厚度為1200 A;通過ICP刻蝕，形成柵槽4 ；通過電子束直寫，形成T型柵5，T型柵金屬組分為 Ni/Au，T型柵柵腳部分厚度為2000入，柵帽部分為3000 A，柵槽寬度大于柵腳寬度；通過金屬布線進(jìn)行源漏金屬加厚及外圍布線引出。在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)GaN基HEMT器件結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，本發(fā)明引入濕法腐蝕一次介質(zhì)工藝，在保護(hù)源極1、漏極2的基礎(chǔ)上，利用濕法腐蝕工藝去除刻蝕過柵槽4的Si3N4介質(zhì)3，形成圖 2所示的器件結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供的提高AlGaN/GaN HEMT頻率特性的方法，該方法包括步驟1 對常規(guī)結(jié)構(gòu)的毫米波GaN HEMT器件進(jìn)行布線，然后通過光學(xué)光刻，在器件表面形成對布線金屬保護(hù)的圖形；步驟2 采用濕法腐蝕工藝對器件進(jìn)行一次介質(zhì)的腐蝕；步驟3 對腐蝕后的器件進(jìn)行剝離去膠。其中，步驟1中采用的腐蝕液為HF(質(zhì)量百分比濃度40%) NH4F(質(zhì)量百分比濃度40%) H2O=I 1 1(體積比)，腐蝕時(shí)間為30秒。由于T型柵金屬組分為Ni/
4Au，腐蝕液不會對柵金屬進(jìn)行腐蝕。步驟2中所述對腐蝕后的器件進(jìn)行剝離去膠，是先采用丙酮浸泡30分鐘，然后采用乙醇清洗，并用去離子水沖洗，最后用N2氣吹干。另外，該方法在對腐蝕后的器件進(jìn)行剝離去膠之后還包括對器件進(jìn)行測試分析。 通過測試分析可以發(fā)現(xiàn)，器件的截止頻率(ft)由38GHz上升到62GHz (如圖3所示)，器件的最高振蕩頻率(fmax)由IlOGHz上升到175GHz (如圖4所示)。如圖5所示，通過對器件的小信號參數(shù)進(jìn)行提取可以發(fā)現(xiàn)，一次介質(zhì)的去除，柵源電容Cgs從0. IllpF降低至0. 083pF，柵漏電容Cgd從0. 02pF降低至0. 013pF,正是Cgs和Cgd 的降低導(dǎo)致了 ft和fmax的增大，同時(shí)，由于在一次介質(zhì)的淀積過程中，虛柵效應(yīng)已經(jīng)消除，電流崩塌得到抑制，一次介質(zhì)腐蝕后，電流崩塌效應(yīng)抑制不會受影響。因此，一次介質(zhì)的濕法腐蝕工藝大大提高了器件的性能。以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種提高AlGaN/GaN HEMT頻率特性的方法，其特征在于，該方法包括對常規(guī)結(jié)構(gòu)的毫米波GaN HEMT器件進(jìn)行布線，然后通過光學(xué)光刻，在器件表面形成對布線金屬保護(hù)的圖形；采用濕法腐蝕工藝對器件進(jìn)行一次介質(zhì)的腐蝕； 對腐蝕后的器件進(jìn)行剝離去膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高AlGaN/GaNHEMT頻率特性的方法，其特征在于，所述采用濕法腐蝕工藝對器件進(jìn)行一次介質(zhì)的腐蝕的步驟中，采用的腐蝕液為HF (質(zhì)量百分比濃度40%) NH4F (質(zhì)量百分比濃度40% ) H2O=I 1 1 (體積比)，腐蝕時(shí)間為30秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高AlGaN/GaNHEMT頻率特性的方法，其特征在于，所述對腐蝕后的器件進(jìn)行剝離去膠的步驟中，是先采用丙酮浸泡30分鐘，然后采用乙醇清洗，并用去離子水沖洗，最后用N2氣吹干。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高AlGaN/GaN HEMT頻率特性的方法，該方法包括對常規(guī)結(jié)構(gòu)的毫米波GaN HEMT器件進(jìn)行布線，然后通過光學(xué)光刻，在器件表面形成對布線金屬保護(hù)的圖形；采用濕法腐蝕工藝對器件進(jìn)行一次介質(zhì)的腐蝕；對腐蝕后的器件進(jìn)行剝離去膠。利用本發(fā)明，減少了柵源、柵漏寄生電容，提高了器件截止頻率(ft)和最高振蕩頻率(fmax)。
文檔編號H01L21/335GK102299071SQ20101021719
公開日2011年12月28日 申請日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者劉新宇, 劉果果, 魏珂, 黃 俊 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所