本發(fā)明涉及ganhemt器件結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高阻襯底上的ganhemt管芯結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

ganhemt器件具有功率密度高、功率附加效率高以及應(yīng)用頻帶寬等優(yōu)點，在射頻領(lǐng)域極具應(yīng)用前景。

目前，商用ganhemt管芯采用的襯底主要是半絕緣sic襯底。半絕緣sic襯底具有與gan晶格適配小、散熱性能好的優(yōu)點。同時它也是一種良好的射頻微波材料。

研究發(fā)現(xiàn)一些高阻襯底如高阻sic上制備ganhemt管芯能夠降低ganhemt管芯的成本。但是高阻襯底并不是良好的射頻材料，高阻襯底增加了管芯的柵極pad和漏極pad到地之間的寄生電導(dǎo)。導(dǎo)致高阻襯底上ganhemt器件的射頻性能比半絕緣sic襯底上ganhemt差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高阻襯底上的ganhemt管芯結(jié)構(gòu)，解決ganhemt器件的射頻性能差的問題，具有降低射頻信號在襯底上的損耗，提高器件射頻性能的特點。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種高阻襯底上的ganhemt管芯結(jié)構(gòu)，其特征在于：自下而上包括接地層、襯底、溝道層、勢壘層、絕緣介質(zhì)、臺面、填充區(qū)、柵極、源極和漏極；柵極和漏極下面為絕緣介質(zhì)，柵極和漏極正下方的勢壘層和溝道層被掏空形成填充區(qū)，填充區(qū)內(nèi)填充金，接地層為金。

優(yōu)選地，柵極包括柵極金屬和柵極pad，柵極金屬和柵極pad通過帶狀金屬連接；所述漏極包括漏極金屬及合金和漏極pad，漏極金屬及合金和漏極pad通過帶狀金屬連接；源極包括源極金屬及合金和源極pad，源極金屬及合金和源極pad通過帶狀金屬連接。

優(yōu)選地，漏極金屬及合金和臺面通過高溫快速熱退火或者n⁺gan再生長工藝形成歐姆接觸；源極金屬及合金和臺面通過高溫快速熱退火或者n⁺gan再生長工藝形成歐姆接觸；柵極金屬和臺面直接接觸形成肖特基接觸。

優(yōu)選地，臺面采用離子注入或刻蝕的方式形成，臺面深度不少于30nm。

優(yōu)選地，襯底為高阻sic、高阻si或高阻gan。

優(yōu)選地，溝道層為fe摻雜或c摻雜的gan。

優(yōu)選地，勢壘層為alxga1-xn，其中0.05<x<1。

優(yōu)選地，絕緣介質(zhì)為二氧化硅、氧化鉿、氮化硅、氮化鋁、氧化鋁以及它們間的組合，厚度為100nm-5000nm。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明通過設(shè)計高阻襯底上的ganhemt管芯結(jié)構(gòu)，柵極和漏極正下方的勢壘層和溝道層被掏空形成填充區(qū)，然后填充金，由于金具有良好的導(dǎo)電性，因此柵極和漏極對地之間的寄生電導(dǎo)減小，從而降低了射頻信號在襯底上的損耗，提高器件的射頻性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。

圖2是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖中：1、接地層；2、襯底；3、溝道層；4、勢壘層；5、絕緣介質(zhì)；6、柵極；7、源極；8、漏極；9、臺面；10、漏極pad；11、源極pad；12、柵極pad；13、漏極金屬及合金；14、源極金屬及合金；15、柵極金屬；16、帶狀金屬；17、填充區(qū)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

如圖1所示，為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)側(cè)視圖，自下而上包括接地層1、襯底2、溝道層3、勢壘層4、絕緣介質(zhì)5、臺面9、填充區(qū)17、柵極7、源極7和漏極8；柵極7和漏極8下面為絕緣介質(zhì)5，柵極7和漏極8正下方的勢壘層4和溝道層3被掏空形成填充區(qū)17，填充區(qū)17內(nèi)填充金，接地層1為金。

襯底2為高阻sic、高阻si或高阻gan。

溝道層3為fe摻雜或c摻雜的gan，勢壘層4為alxga1-xn，其中0.05<x<1，溝道層3和勢壘層4構(gòu)成ganhemt結(jié)構(gòu)的主體。

絕緣介質(zhì)5為二氧化硅、氧化鉿、氮化硅、氮化鋁、氧化鋁以及它們間的組合，厚度為100nm-5000nm。

臺面9采用離子注入或刻蝕的方式形成，臺面9深度不少于30nm。

接地層1和填充區(qū)17相連，將接地層1和管殼燒結(jié)也可以起到接地的作用。

由于填充區(qū)17的存在，使柵極pad12和漏極pad10相對于地之間的寄生電導(dǎo)減小，從而襯底2上的寄生損耗減小，提高器件的射頻性能。

如圖2所示，為發(fā)明整體結(jié)構(gòu)俯視圖，柵極7包括柵極金屬15和柵極pad12，柵極金屬15和柵極pad12通過帶狀金屬16連接；漏極8包括漏極金屬及合金13和漏極pad10，漏極金屬及合金13和漏極pad10通過帶狀金屬16連接；源極7包括源極金屬及合金14和源極pad11，源極金屬及合金14和源極pad11通過帶狀金屬16連接，pad在管芯中起的作用是為探針提供壓點以及提供電路裝配過程中的鍵合點。

漏極金屬及合金13和臺面9通過高溫快速熱退火或者n⁺gan再生長工藝形成歐姆接觸；源極金屬及合金14和臺面9通過高溫快速熱退火或者n⁺gan再生長工藝形成歐姆接觸；柵極金屬15和臺面9直接接觸形成肖特基接觸。改變柵極金屬15的上的電壓可以調(diào)控柵極7下載流子濃度，從而實現(xiàn)對器件的調(diào)控。

采用上述技術(shù)方案后，通過將高阻襯底上的ganhemt管芯結(jié)構(gòu)中的柵極7和漏極8正下方的勢壘層4和溝道層3被掏形成填充區(qū)17，然后填充為金，由于金具有良好的導(dǎo)電性，因此柵極7和漏極8對地之間的寄生電導(dǎo)減小，從而降低了射頻信號在襯底2上的損耗，提高器件的射頻性能。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高阻襯底上的GaN?HEMT管芯結(jié)構(gòu)，涉及GaN?HEMT器件結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，自下而上包括接地層、襯底、溝道層、勢壘層、絕緣介質(zhì)、臺面、填充區(qū)、柵極、源極和漏極；柵極和漏極下面為絕緣介質(zhì)，柵極和漏極正下方的勢壘層和溝道層被掏空形成填充區(qū)，填充區(qū)內(nèi)填充金，接地層為金，柵極和漏極正下方的勢壘層和溝道層被掏空形成填充區(qū)，然后填充金，由于金具有良好的導(dǎo)電性，因此柵極和漏極對地之間的寄生電導(dǎo)減小，從而降低了射頻信號在襯底上的損耗，提高器件的射頻性能。

技術(shù)研發(fā)人員：宋旭波;呂元杰;敦少博;馮志紅
受保護的技術(shù)使用者：中國電子科技集團公司第十三研究所
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.25
技術(shù)公布日：2017.08.29