专利名称：一种提高AlGaN/GaN HEMT频率特性的方法
技术领域：
本发明涉及高电子迁移率场效应管(HEMT)的结构设计技术领域，尤其涉及一种提高铝镓氮/氮化镓HEMT(AWaN/GaN HEMT)频率特性的方法。
背景技术：
毫米波段功率放大器在军用、商用和消费领域具有巨大的应用前景。高频宽带无线通信技术、精确制导武器、远程雷达及空间通讯技术，工作频段从C、X波段逐渐向Ku、Ka 等更高频段发展。做为第三代半导体材料，GaN材料禁带宽度宽、击穿电场高、输出功率大，由于能在高压下工作，导通电阻小，GaN器件也表现出更高的增益。同时，GaN器件具有很高的电子迁移率和电子饱和速度，确保了该器件在Ka、Q甚至W波段的高增益。因此，GaN HEMT技术已成为当前毫米波大功率器件领域研究的热点。对于微波功率器件，器件的截止频率要求至少是器件工作频率的4倍以上。为了提高器件的截止频率，最主要的方法是减小栅极的有效栅长，为了保证栅长减小的同时栅电阻不随之增大而导致最高振荡频率降低，目前GaN基毫米波功率器件通常采用T型栅的栅结构。对于GaN基HEMT器件，为了抑制其电流崩塌效应，通常采用钝化工艺，在源漏之间外延层上生长SiN介质。然而，栅与介质之间因此产生的寄生电容导致了栅源电容(Cgs)和栅漏电容(Cgd)的增大，影响了器件的频率性能。
发明内容
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种提高MGaN/GaN HEMT频率特性的方法，以减少栅源、栅漏寄生电容，提高器件截止频率(ft)和最高振荡频率(fmax)。( 二 )技术方案为达到上述目的，本发明提供了一种提高MGaN/GaN HEMT频率特性的方法，该方法包括对常规结构的毫米波GaN HEMT器件进行布线，然后通过光学光刻，在器件表面形成对布线金属保护的图形；采用湿法腐蚀工艺对器件进行一次介质的腐蚀；对腐蚀后的器件进行剥离去胶。上述方案中，所述采用湿法腐蚀工艺对器件进行一次介质的腐蚀的步骤中，采用的腐蚀液为HF(质量百分比浓度40% ) NH4F(质量百分比浓度40% ) H2O = 1:1: 1(体积比)，腐蚀时间为30秒。上述方案中，所述对腐蚀后的器件进行剥离去胶的步骤中，是先采用丙酮浸泡30 分钟，然后采用乙醇清洗，并用去离子水冲洗，最后用N2气吹干。
(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果1、利用本发明，由于采用湿法腐蚀一次介质方法，明显降低了栅源电容Cgs、栅漏电
各 Cgd。2、利用本发明，由于采用湿法腐蚀一次介质方法，明显提高了器件的截止频率。3、利用本发明，由于采用湿法腐蚀一次介质方法，明显提高了器件的最高振荡频率。4、利用本发明，在淀积一次介质后，对器件表面进行钝化，抑制器件的电流崩塌效应，形成常规器件后，再对一次介质进行湿法腐蚀，不影响器件的电流崩塌抑制。
图1是现有技术的AWaN/GaN HEMT器件结构的剖视图；图2是依照本发明实施例AWaN/GaN HEMT器件结构的剖视图；图3是本发明中湿法腐蚀一次介质前后，AWaN/GaN HEMT器件截止频率对比示意图；图4是本发明中湿法腐蚀一次介质前后，AlGaN/GaN HEMT器件最高振荡频率对比示意图；图5是本发明中湿法腐蚀一次介质前后，小信号等效电路中寄生电容值对比。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。本发明可以应用于毫米波及毫米波以上频段GaN基HEMT器件，现结合图1和图2 对本发明做详细描述图1为现有技术的常规结构GaN基HEMT器件结构的剖视图，形成过程包括通过快速退火合金形成源极1和漏极2 ；进行注入隔离后，通过PECVD淀积一次介质Si3N43，厚度为1200 A;通过ICP刻蚀，形成栅槽4 ；通过电子束直写，形成T型栅5，T型栅金属组分为 Ni/Au，T型栅栅脚部分厚度为2000入，栅帽部分为3000 A，栅槽宽度大于栅脚宽度；通过金属布线进行源漏金属加厚及外围布线引出。在现有结构GaN基HEMT器件结构基础上，本发明引入湿法腐蚀一次介质工艺，在保护源极1、漏极2的基础上，利用湿法腐蚀工艺去除刻蚀过栅槽4的Si3N4介质3，形成图 2所示的器件结构。本发明提供的提高AlGaN/GaN HEMT频率特性的方法，该方法包括步骤1 对常规结构的毫米波GaN HEMT器件进行布线，然后通过光学光刻，在器件表面形成对布线金属保护的图形；步骤2 采用湿法腐蚀工艺对器件进行一次介质的腐蚀；步骤3 对腐蚀后的器件进行剥离去胶。其中，步骤1中采用的腐蚀液为HF(质量百分比浓度40%) NH4F(质量百分比浓度40%) H2O=I 1 1(体积比)，腐蚀时间为30秒。由于T型栅金属组分为Ni/
4Au，腐蚀液不会对栅金属进行腐蚀。步骤2中所述对腐蚀后的器件进行剥离去胶，是先采用丙酮浸泡30分钟，然后采用乙醇清洗，并用去离子水冲洗，最后用N2气吹干。另外，该方法在对腐蚀后的器件进行剥离去胶之后还包括对器件进行测试分析。 通过测试分析可以发现，器件的截止频率(ft)由38GHz上升到62GHz (如图3所示)，器件的最高振荡频率(fmax)由IlOGHz上升到175GHz (如图4所示)。如图5所示，通过对器件的小信号参数进行提取可以发现，一次介质的去除，栅源电容Cgs从0. IllpF降低至0. 083pF，栅漏电容Cgd从0. 02pF降低至0. 013pF,正是Cgs和Cgd 的降低导致了 ft和fmax的增大，同时，由于在一次介质的淀积过程中，虚栅效应已经消除，电流崩塌得到抑制，一次介质腐蚀后，电流崩塌效应抑制不会受影响。因此，一次介质的湿法腐蚀工艺大大提高了器件的性能。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种提高AlGaN/GaN HEMT频率特性的方法，其特征在于，该方法包括对常规结构的毫米波GaN HEMT器件进行布线，然后通过光学光刻，在器件表面形成对布线金属保护的图形；采用湿法腐蚀工艺对器件进行一次介质的腐蚀； 对腐蚀后的器件进行剥离去胶。
2.根据权利要求1所述的提高AlGaN/GaNHEMT频率特性的方法，其特征在于，所述采用湿法腐蚀工艺对器件进行一次介质的腐蚀的步骤中，采用的腐蚀液为HF (质量百分比浓度40%) NH4F (质量百分比浓度40% ) H2O=I 1 1 (体积比)，腐蚀时间为30秒。
3.根据权利要求1所述的提高AlGaN/GaNHEMT频率特性的方法，其特征在于，所述对腐蚀后的器件进行剥离去胶的步骤中，是先采用丙酮浸泡30分钟，然后采用乙醇清洗，并用去离子水冲洗，最后用N2气吹干。
全文摘要
本发明公开了一种提高AlGaN/GaN HEMT频率特性的方法，该方法包括对常规结构的毫米波GaN HEMT器件进行布线，然后通过光学光刻，在器件表面形成对布线金属保护的图形；采用湿法腐蚀工艺对器件进行一次介质的腐蚀；对腐蚀后的器件进行剥离去胶。利用本发明，减少了栅源、栅漏寄生电容，提高了器件截止频率(ft)和最高振荡频率(fmax)。
文档编号H01L21/335GK102299071SQ20101021719
公开日2011年12月28日 申请日期2010年6月23日 优先权日2010年6月23日
发明者刘新宇, 刘果果, 魏珂, 黄 俊 申请人:中国科学院微电子研究所