【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體器件，特別是涉及一種線性度提高的氮化鎵器件及其制備方法。
技術介紹
1、隨著無線通訊市場的不斷發展和軍事國防領域的進步，對微波功率器件性能的要求也日益提高，這推動了微波功率器件的快速發展。第三代半導體材料，如氮化鎵(gan)和碳化硅(sic)，在這一進程中發揮著重要作用，展現出卓越的大功率應用特性。氮化鎵(gan)具有禁帶寬度大、高電子飽和速率、耐高壓、耐高溫和熱穩定性好等出色的物理特性。它被認為是應用于高壓、高頻、高溫和抗輻射等領域的理想材料。在光電子、高溫大功率器件以及射頻微波器件應用等領域，氮化鎵都有著廣闊的前景。
2、氮化鎵高電子遷移率場效應管(gan?hemt)器件的跨導(gm)隨柵極電壓(vgs)變化曲線如附圖1所示，隨著vgs增加，gm會先上升后下降。跨導(gm)表示的是輸出端電流變化與輸入端電壓變化之間的關系。功率放大器(pa)的非線性性質導致一系列問題，比如頻譜泄露、輸出功率過早飽和和信號失真，這些問題不僅影響系統性能，還增加了系統設計的難度。此外，在無線通訊領域的音視頻文件傳輸過程中，pa的非線性問題會導致聲音和圖像信息的失真，為了得到更好的信號傳輸保真度，就要求氮化鎵器件擁有高線性度。
3、提升氮化鎵器件的線性度的方法一般為設計更復雜的外延結構或者對器件的結構進行刻蝕等工藝來實現特殊的結構。前者方案對于器件外延的要求較高，成本也會提升而后者方案使用了刻蝕的辦法來實現結構，刻蝕會引入更多的刻蝕損傷等問題，從而影響器件可靠性和良率，制程工藝也更加復雜。
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5、cn101488457a的專利文獻公開了一種提高氮化鎵高電子遷移率晶體管線性度的方法，該方法通過在常規結構alxga1-xn/gan異質結之間插入一層alyga1-yn插入層，形成alxga1-xn/alyga1-yn/gan。通過優化勢壘層alxga1-xn的厚度和al組分x的值，可以使得alxga1-xn/alyga1-yn之間形成住2deg中的橫向電場et降低到一個適度的值，從而得到器件的最大線性度；該方法需要設計更復雜的外延結構，因此對于器件外延結構的質量要求較高，制造成本更高。
6、因此，亟需開發一種氮化鎵器件，來解決上述問題。
技術實現思路
1、基于現有技術中存在的缺陷和不足，本專利技術提供了一種線性度提高的氮化鎵器件，利用雙晶向的遷移率與二維電子氣(2deg)濃度不同的性質，可以實現器件的跨導平坦度調制，從而實現更高的線性度，同時避免了勢壘層刻蝕引入的刻蝕損傷；具體地，本專利技術在m晶面gan上直接外延常規的alxga1-xn/gan異質結再進行雙晶向溝道的氮化鎵器件的制備即可實現高線性度，不需要特殊的外延結構，從而降低了外延設計的成本。
2、本專利技術中，線性度是指器件在輸入信號變化時輸出信號的變化程度。
3、本專利技術的一個目的在于，提供一種線性度提高的氮化鎵器件，所述線性度提高的氮化鎵器件從上至下依次包括如下結構：電極延伸部分、v型結構和基底結構；
4、其中
5、基底結構：所述基底結構自上而下包括緩沖層和襯底；
6、所述緩沖層自上而下包括第二緩沖層和第一緩沖層；
7、v型結構：所述v型結構設置在所述第一緩沖層之上，所述v型結構為橫截面形狀為v型的多層結構，所述v型結構自上而下依次為電極層、勢壘層和第二緩沖層；
8、所述第二緩沖層為所述第一緩沖層在v型結構上的延伸部分；
9、所述v型結構的電極層的全部表面和所述第二緩沖層的外側，均被si3n4形成的鈍化層所覆蓋；
10、所述電極層由源極、漏極和柵極組成，其中
11、柵極沉積于v型結構的中心位置，源極和漏極分別沉積于v型結構的兩端，并且源極和漏極與柵極之間均留有空隙；
12、電極延伸部分：所述源極、漏極和柵極均部分向器件上方延伸，分別形成源極、漏極和柵極的電極延伸部分。
13、進一步地，所述第一緩沖層和第二緩沖層的材料均為m晶面gan材料。
14、進一步地，所述源極和相鄰的柵極的一端的源柵空隙的長度為1-3um。
15、進一步地，所述漏極和相鄰的柵極的一端的漏柵空隙的長度為3-6um。
16、進一步地，所述漏柵空隙的長度大于所述源柵空隙的長度。
17、進一步地，所述襯底的材料選自硅、藍寶石、碳化硅、金剛石的一種或多種。
18、進一步地，所述柵極、源極和漏極均獨立地為多層金屬電極，多層金屬電極的材料，每層獨立地選自金、鋁、鈦、銀、銅、鉑、鎳的一種或多種。
19、進一步地，所述勢壘層材料為alxga1-xn材料，其中，x的取值范圍為0.2-0.34。
20、本專利技術還提供了所述線性度提高的氮化鎵器件的制備方法，所述線性度提高的氮化鎵器件的制備方法包括如下步驟：
21、s1、準備多層結構的基底，所述多層結構的基底從上到下依次為勢壘層、緩沖層和襯底；
22、s2、對所述基底進行刻蝕，將勢壘層和緩沖層的一部分，刻蝕為v型結構，使得緩沖層被刻蝕成位于基底結構第一緩沖層和位于v型結構的第二緩沖層；
23、s3、在所述v型結構的勢壘層上，分別沉積柵極、源極和漏極，形成電極層；
24、s4、在所述電極層，和部分所述第一緩沖層的外表面，進行si3n4鈍化處理，并控制si3n4的厚度，形成鈍化層；
25、s5、對所述鈍化層進行與源極、漏極和柵極的互聯通孔刻蝕，并且完成對源極、漏極和柵極的電極延伸部分的制備。
26、進一步地，所述鈍化層的厚度為100-300nm。
27、進一步地，所述v型結構中，兩條邊的夾角為60-80°。
28、進一步地，所述鈍化層的制備方法為cvd工藝。
29、進一步地，所述柵極、源極和漏極和所述勢壘層，形成歐姆接觸。
30、本專利技術的有益效果如下：
31、1、通過本結構可以使得氮化鎵器件實現更好的跨導平坦度，從而實現更高的線性度。氮化鎵射頻器件的線性度提高意味著在其操作范圍內，器件的響應更接近輸入信號的線性關系。更高的線性度通常意味著器件在處理復雜的射頻信號時能夠更準確、更可靠地保持信號的原始形狀，而不引入非線性失真。
32、2、令人意外地發現，本方法需要在m晶面gan外延片上進行特定晶向夾角的氮化鎵器件制備，然而，其他極性面如ga面的氮化鎵外延片上二維電子氣密度與電子遷移率隨晶向變化不本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種線性度提高的氮化鎵器件，其特征在于，所述線性度提高的氮化鎵器件從上至下依次包括如下結構：電極延伸部分、V型結構和基底結構；
2.根據權利要求1所述線性度提高的氮化鎵器件，其特征在于，所述第一緩沖層和第二緩沖層的材料均為m晶面GaN材料。
3.根據權利要求1所述線性度提高的氮化鎵器件，其特征在于，所述源極和相鄰的柵極的一端的源柵空隙的長度為1-3um。
4.根據權利要求3所述線性度提高的氮化鎵器件，其特征在于，所述漏極和相鄰的柵極的一端的漏柵空隙的長度為3-6um。
5.根據權利要求4所述線性度提高的氮化鎵器件，其特征在于，所述漏柵空隙的長度大于所述源柵空隙的長度。
6.根據權利要求1所述線性度提高的氮化鎵器件，其特征在于，所述勢壘層材料為AlxGa1-xN材料，其中，X的取值范圍為0.2-0.34。
7.權利要求1-6任一項所述線性度提高的氮化鎵器件的制備方法，其特征在于，所述線性度提高的氮化鎵器件的制備方法包括如下步驟：
8.根據權利要求7所述線性度提高的氮化鎵器件的制備方法，其特征在于
9.根據權利要求7所述線性度提高的氮化鎵器件的制備方法，其特征在于，所述V型結構中，兩條邊的夾角為60-80°。
10.根據權利要求7所述線性度提高的氮化鎵器件的制備方法，其特征在于，所述鈍化層的制備方法為CVD工藝。
...【技術特征摘要】
1.一種線性度提高的氮化鎵器件，其特征在于，所述線性度提高的氮化鎵器件從上至下依次包括如下結構：電極延伸部分、v型結構和基底結構；
2.根據權利要求1所述線性度提高的氮化鎵器件，其特征在于，所述第一緩沖層和第二緩沖層的材料均為m晶面gan材料。
3.根據權利要求1所述線性度提高的氮化鎵器件，其特征在于，所述源極和相鄰的柵極的一端的源柵空隙的長度為1-3um。
4.根據權利要求3所述線性度提高的氮化鎵器件，其特征在于，所述漏極和相鄰的柵極的一端的漏柵空隙的長度為3-6um。
5.根據權利要求4所述線性度提高的氮化鎵器件，其特征在于，所述漏柵空隙的長度大于所述源柵空隙的長度。
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【專利技術屬性】
技術研發人員：于洪宇，王沛然，汪青，何佳琦，鄧宸凱，樊滌非，陶賡名，
申請(專利權)人：南方科技大學，
類型：發明
國別省市：
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