一种半导体器件及其制备方法转让专利
申请号 : CN202210115399.2
文献号 : CN114141868B
文献日 : 2022-04-12
发明人 : 田宇
申请人 : 深圳市时代速信科技有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种半导体器件,其特征在于,包括:衬底以及位于所述衬底上的功能层,在所述功能层第一表面设置有源极、漏极和栅极;所述栅极包括栅极焊盘、栅条和多个栅指,所述栅条与所述栅极焊盘连接且在所述第一表面内朝向远离所述栅极焊盘的方向延伸,多个所述栅指分别与所述栅条连接,且每个所述栅指均在所述第一表面内朝向远离所述栅条方向延伸,所述栅指的延伸方向与所述栅条的延伸方向相交,且多个所述栅指的延伸长度沿远离所述栅极焊盘的方向逐渐减小,所述漏极和所述源极分别配合多个所述栅指以形成多个晶体管器件。
2.如权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,多个所述栅指划分为两组,两组所述栅指分别位于所述栅条的相对两侧。
3.如权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述源极包括与所述栅指平行的多个源指,所述漏极包括漏极焊盘、与所述漏极焊盘连接漏条和分别与所述漏条连接多个漏指,所述漏指与所述栅指平行,多个所述源指和多个所述漏指沿所述栅条的延伸方向交替分布,所述栅指在相邻两个所述源指和所述漏指之间呈叉指状分布。
4.如权利要求3所述的半导体器件,其特征在于,多个所述漏指的长度沿远离所述栅极焊盘的方向逐渐减小;和\或,多个所述源指的长度沿远离所述栅极焊盘的方向逐渐减小。
5.如权利要求3所述的半导体器件,其特征在于,所述漏条与所述漏指在所述第一表面内的夹角为锐角。
6.如权利要求1至5任一项所述的半导体器件,其特征在于,所述功能层具有无源区,所述无源区至少位于部分所述栅指与所述栅条的连接处,所述无源区与所述栅指延伸方向相同,且所述无源区沿远离所述栅极焊盘的方向的延伸长度逐渐减小。
7.一种半导体器件制备方法,其特征在于,所述方法包括:提供衬底;
在所述衬底上形成功能层;
在所述功能层的第一表面分别形成源极和漏极;
在所述功能层的第一表面形成栅极,其中,所述栅极包括栅极焊盘、栅条和多个栅指,所述栅条与所述栅极焊盘连接且在所述第一表面内朝向远离所述栅极焊盘的方向延伸,多个所述栅指分别与所述栅条连接,且每个所述栅指均在所述第一表面内朝向远离所述栅条方向延伸,所述栅指的延伸方向与所述栅条的延伸方向相交,且多个所述栅指的延伸长度沿远离所述栅极焊盘的方向逐渐减小,所述漏极和所述源极分别配合多个所述栅指以形成多个晶体管器件。
8.如权利要求7所述的半导体器件制备方法,其特征在于,在所述衬底上形成功能层之后,所述方法还包括:
通过离子注入在所述功能层上形成无源区,其中,所述无源区至少位于部分所述栅指与所述栅条的连接处,所述无源区与所述栅指延伸方向相同,且所述无源区沿远离所述栅极焊盘的方向的延伸长度逐渐减小。
9.如权利要求7所述的半导体器件制备方法,其特征在于,在所述衬底上形成功能层之后,所述方法还包括:
通过刻蚀在所述功能层上形成无源区,其中,所述无源区至少位于部分所述栅指与所述栅条的连接处,所述无源区与所述栅指延伸方向相同,且所述无源区沿远离所述栅极焊盘方向的延伸长度逐渐减小。
10.如权利要求7所述的半导体器件制备方法,其特征在于,多个所述栅指划分为两组,两组所述栅指分别位于所述栅条的相对两侧。
说明书 :
一种半导体器件及其制备方法
技术领域
背景技术
13 ‑2
出高达10 cm 量级的2维电子气(2DEG),使其在高功率射频电子器件里与GaAs,InP等其他
化合物半导体相比具有很大的优势。对于以氮化镓为首的射频功率器件来说,当使用频率
升高之后,栅极的电阻和电感称为决定器件增益的重要因素。
的栅指与离栅极电极近的栅指之间信号容易产生电延迟现象,影响不同栅指之间的电位平
衡从而降低漏极效率。
发明内容
效率降低的问题。
与栅极焊盘连接且在第一表面内朝向远离栅极焊盘的方向延伸,多个栅指分别与栅条连
接,且每个栅指均在第一表面内朝向远离栅条方向延伸,栅指的延伸方向与栅条的延伸方
向相交,且多个栅指的延伸长度沿远离栅极焊盘的方向逐渐减小,漏极和源极分别配合多
个栅指以形成多个晶体管器件。
交替分布,栅指在相邻两个源指和漏指之间呈叉指状分布。
成栅极,其中,栅极包括栅极焊盘、栅条和多个栅指,栅条与栅极焊盘连接且在第一表面内
朝向远离栅极焊盘的方向延伸,多个栅指分别与栅条连接,且每个栅指均在第一表面内朝
向远离栅条方向延伸,栅指的延伸方向与栅条的延伸方向相交,且多个栅指的延伸长度沿
远离栅极焊盘的方向逐渐减小,漏极和源极分别配合多个栅指以形成多个晶体管器件。
源区沿远离栅极焊盘的方向的延伸长度逐渐减小。
区沿远离栅极焊盘方向的延伸长度逐渐减小。
与栅极焊盘连接且在第一表面内朝向远离栅极焊盘的方向延伸,多个栅指分别与栅条连
接,且每个栅指均在第一表面内朝向远离栅条方向延伸,栅指的延伸方向与栅条的延伸方
向相交,且多个栅指的延伸长度沿远离栅极焊盘的方向逐渐减小,漏极和源极分别配合多
个栅指以形成多个晶体管器件。如此,本申请能够通过改变单指栅宽的长度(栅指的延伸长
度)来实现多个栅指之间的电位平衡,提高漏极效率,降低发热量,同时,在改变栅指的延伸
长度时,根据距离栅极焊盘距离的由近及远,逐渐的缩短栅指的延伸长度,使得传输到各个
栅指最远端的信号电位减小差异,基本保持一致,从而降低不同栅指在离栅极焊盘最远端
的电位延迟。
附图说明
范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这
些附图获得其他相关的附图。
171‑栅极焊盘;172‑栅条;173‑栅指;180‑无源区。
具体实施方式
术人员将了解本公开的概念,并且将认识到本文中未具体提出的这些概念的应用。应理解,
这些概念和应用属于本公开和随附权利要求的范围内。
公开的范围的情况下,第一元件可称为第二元件,并且类似地,第二元件可称为第一元件。
如本文所使用,术语“和/或”包括相关联的所列项中的一个或多个的任何和所有组合。
以存在介于中间的元件。相反,当一个元件被称为“直接在另一个元件上”或“直接延伸到另
一个元件上”时,不存在介于中间的元件。同样,应当理解,当元件(诸如层、区域或衬底100)
被称为“在另一个元件之上”或“在另一个元件之上延伸”时,其可以直接在另一个元件之上
或直接在另一个元件之上延伸,或者也可以存在介于中间的元件。相反,当一个元件被称为
“直接在另一个元件之上”或“直接在另一个元件之上延伸”时,不存在介于中间的元件。还
应当理解,当一个元件被称为“连接”或“耦接”到另一个元件时,其可以直接连接或耦接到
另一个元件,或者可以存在介于中间的元件。相反,当一个元件被称为“直接连接”或“直接
耦接”到另一个元件时,不存在介于中间的元件。
应当理解,这些术语和上文所论述的那些术语意图涵盖装置的除图中所描绘的取向之外的
不同取向。
同样包括复数形式。还应当理解,当在本文中使用时,术语“包括”指明存在所述特征、整数、
步骤、操作、元件和/或部件,但并不排除存在或者增添一个或多个其他特征、整数、步骤、操
作、元件、部件和/或上述各项的组。
解释为含义与它们在本说明书和相关领域的情况下的含义一致,而不能以理想化或者过度
正式的意义进行解释,除非本文中已明确这样定义。
能层110背离衬底100的第一表面内,具体的:
栅极焊盘171连接,栅条172的另一端在第一表面内朝向远离栅极焊盘171的方向d延伸,多
个栅指173朝向远离栅极焊盘171的方向d排布,每个栅指173的一端均与栅条172连接,每个
栅指173的另一端在第一表面内朝向远离栅条172方向f延伸,并且栅指173的延伸方向与栅
条172的延伸方向相交,从而使得栅条172和多个栅指173能够形成鱼骨栅结构。多个栅指
173的延伸长度m沿远离栅极焊盘171的方向d逐渐减小,如此,本申请能够通过改变单指栅
宽的长度(栅指173的延伸长度m)来实现多个栅指173之间的电位平衡,提高漏极效率,降低
发热量,同时,在改变栅指173的延伸长度m时,根据距离栅极焊盘171距离的由近及远,逐渐
的缩短栅指173的延伸长度m,使得传输到各个栅指173最远端的信号电位减小差异,基本保
持一致,从而降低不同栅指173在离栅极焊盘171最远端的电位延迟。
的设计。
的左右两侧各设置有一组栅指173,栅条172左侧的栅指173的右端与栅条172连接,左端则
朝向f方向延伸,同理,栅条172右侧的栅指173的左端与栅条172连接,右端则朝向f方向延
伸,在设置各个栅指173的延伸长度m时,需要使得各个栅指173沿远离栅极焊盘171的方向
依次减小。
173的平行,源极包括多个源指141,多个源指141与栅指173平行,并且多个源指141和多个
漏指153沿栅条172的延伸方向交替分布,而栅指173在相邻两个源指141和漏指153之间呈
叉指状分布,如此,通过连续的源指141、栅指173和漏指153配合下方的功能层110便能够形
成具有栅控功能的主动器件。
172延伸出多个漏指153,栅条172左侧的漏指153则可以配合栅条172左侧的栅指173呈叉指
状分布,栅条172右侧的漏指153则可以配合栅条172右侧的栅指173呈叉指状分布,配合多
个源指141能够形成多个主动器件。
栅极焊盘171的方向逐渐减小,如此,也能够使得源指141的长度k与相邻的栅指173的长度m
匹配。
时,连接配合的源指141和漏指153之间的电流通道。
极和栅极170形成的结构整体呈梯形。
10所示,相邻两个cell结构可以成对称结构,相邻两个cell结构可以共用栅极焊盘171;此
外,如图11所示,当漏条152呈一定倾角设置时,相邻两个cell结构便可以采用凹凸互补的
形式分布,如此,能够进一步的降低多个cell结构在功能层110的第一表面内分布时所占用
的面积。
所示,还可以在功能层110的有源区内设置有一部分无源区180,无源区180至少位于部分栅
指173与栅条172的连接处,并且无源区180朝向远离栅条172的方向延伸,无源区180沿远离
栅极焊盘171的方向的延伸长度逐渐减小,换言之,通过设置无源区180,能够使得多个栅指
173在沿远离栅极焊盘171的方向上,位于无源区180内的部分逐渐减小,从而能够使得各个
栅指173位于有源区内且距离栅极焊盘171最近的端部的信号延迟降低,有效提高器件的性
能。
180具有间隔的两部分,一部分无源区180位于栅条172的左侧,另一部分无源区180位于栅
条172的右侧,每一部分无源区180可以呈三角形、梯形等。
形成二维电子气,以便于作为主动器件导通时,连接配合的源指141和漏指153之间的电流
通道。
金属,在源极窗口和漏极窗口内形成欧姆金属130,如图2中的(c)所示,通过剥离、退火等工
艺,使得源极窗口和漏极窗口内的欧姆金属130分别形成源极欧姆金属140(作为源极)和漏
极欧姆金属150(作为漏极),从而在俯视视角形成如图3所示结构。
的方向延伸,多个栅指173分别与栅条172连接,且每个栅指173均在第一表面内朝向远离栅
条172方向延伸,栅指173的延伸方向与栅条172的延伸方向相交,且多个栅指173的延伸长
度沿远离栅极焊盘171的方向逐渐减小,漏极和源极分别配合多个栅指173以形成多个晶体
管器件。
影等工艺在光刻胶层120上形成与钝化层160上连通的开口,以此形成栅极170窗口,如图4
中的(b)所示,通过蒸镀金属、剥离,形成栅极170,栅极170与下方的功能层110形成肖特基
接触,从而在俯视视角形成如图5所示结构,其中,栅极170包括栅极焊盘171、栅条172和多
个栅指173,栅条172与栅极焊盘171连接且在第一表面内朝向远离栅极焊盘171的方向延
伸,多个栅指173分别与栅条172连接,且每个栅指173均在第一表面内朝向远离栅条172方
向延伸,栅指173的延伸方向与栅条172的延伸方向相交,且多个栅指173的延伸长度沿远离
栅极焊盘171的方向逐渐减小,漏极和源极分别配合多个栅指173以形成多个晶体管器件。
如此,本申请能够通过改变单指栅宽的长度(栅指173的延伸长度m)来实现多个栅指173之
间的电位平衡,提高漏极效率,降低发热量,同时,在改变栅指173的延伸长度m时,根据距离
栅极焊盘171距离的由近及远,逐渐的缩短栅指173的延伸长度m,使得传输到各个栅指173
最远端的信号电位减小差异,基本保持一致,从而降低不同栅指173在离栅极焊盘171最远
端的电位延迟。
110的第一表面通过离子注入的形式在功能层110上形成部分无源区180,其中,无源区180
至少位于部分栅指173与栅条172的连接处,无源区180与栅指173延伸方向相同,且无源区
180沿远离栅极焊盘171的方向的延伸长度逐渐减小。然后如图7所示,采用与S030相同的步
骤,在功能层110具有无源区180的第一表面上制作源极和漏极,接着再采用S040相同的步
骤制作栅极170。
开开口,通过注入Ar离子,从而去除在开口下方的功能层110中的二维电子气,使得该部分
区域变为无源区180。
胶层120,然后通过曝光、显影等工艺打开开口,利用光刻胶层120作为掩膜版,对在开口内
漏出的功能层110进行刻蚀,去除功能层110位于该开口下方的异质结,从而形成无源区
180。
欧姆金属140上方的源极窗口和位于漏极欧姆金属150上方的漏极窗口,通过光刻、蒸镀、剥
离等工艺,分别在源极欧姆金属140上形成第一金属层,在栅极170上方的第一介质层上形
成部分覆盖栅极170的场板金属,在漏极欧姆金属150上形成第一金属层。接着,由衬底100
背面刻蚀形成连接至源极欧姆金属140的背孔,并通过电镀在背孔内形成接触金属,将源极
欧姆金属140引出至衬底100背面。
改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。