一体化LNAPA集成器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种一体化LNA PA集成器件及其制备方法，包括：在SiC衬底上，自下而上依次生长GaN缓冲层、第一GaN沟道层、InAlN势垒层、第二GaN沟道层和AlGaN势垒层；通过刻蚀AlGaN势垒层、第二GaN沟道层、InAlN势垒层、第一GaN沟道层，在器件一侧形成“L”型漏极区域；通过刻蚀AlGaN势垒层、第二GaN沟道层、InAlN势垒层、第一GaN沟道层，在器件另一侧形成“I”型源极区域；在漏极区域和源极区域分别形成漏、源电极；在漏、源极区域外的AlGaN势垒层上生长钝化层；通过刻蚀在钝化层上形成“T”型栅极区域；在栅极区域形成T型栅电极。本发明专利技术可以集成LNA与PA应用于单个器件。LNA与PA应用于单个器件。LNA与PA应用于单个器件。

【技术实现步骤摘要】
一体化LNA PA集成器件及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体
，具体涉及一种一体化LNA PA集成器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]基于第三代半导体材料GaN的GaN HEMT器件因其宽禁带、耐高压和高迁移率等特性，近年来被广泛应用于PA和LNA，目前已经成功实现在5G基站、卫星通讯和军工等重要领域的应用。目前通常会将多个晶体管分别用作PA和LNA，构成的射频收发系统。
[0003]但是，多个晶体管的使用会导致成本高，封装难度大，集成度差；并随着工作频率的提高，封装带来的损耗会变得越来越严重，封装的成本也会大大提升。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种一体化LNA PA集成器件及其制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种一体化LNA PA集成制备方法，包括：
[0006]在SiC衬底上，自下而上依次生长GaN缓冲层、第一GaN沟道层、InAlN势垒层、第二GaN沟道层和AlGaN势垒层；
[0007]通过刻蚀所述AlGaN势垒层、所述第二GaN沟道层、所述InAlN势垒层、所述第一GaN沟道层，在器件一侧形成“L”型漏极区域；
[0008]通过刻蚀所述AlGaN势垒层、所述第二GaN沟道层、所述InAlN势垒层、所述第一GaN沟道层，在器件另一侧形成“I”型源极区域；
[0009]在所述漏极区域和所述源极区域分别蒸发漏极金属、源极金属形成漏电极和源电极；
[0010]在漏极区域和源极区域外的所述AlGaN势垒层上生长钝化层；
[0011]通过刻蚀在所述钝化层上形成“T”型栅极区域；
[0012]在所述栅极区域蒸发栅极金属形成T型栅电极。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，在SiC衬底上，自下而上依次生长GaN缓冲层、第一GaN沟道层、InAlN势垒层、第二GaN沟道层、AlGaN势垒层，包括：
[0014]在SiC衬底上，利用MOCVD技术自下而上依次生长厚度为1μm的GaN缓冲层、厚度为10nm的第一GaN沟道层、厚度为10nm且In组份为17％的InAlN势垒层、厚度为10nm的第二GaN沟道层和厚度为10nm且Al组份为30％的AlGaN势垒层。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，通过刻蚀所述AlGaN势垒层、所述第二GaN沟道层、所述InAlN势垒层、所述第一GaN沟道层，在器件一侧形成“L”型漏极区域，包括：
[0016]在所述AlGaN势垒层上涂抹光刻胶，利用Cl基干法刻蚀技术刻蚀所述AlGaN势垒层、所述第二GaN沟道层、所述InAlN势垒层、所述第一GaN沟道层，在器件一侧形成“I”型漏极区域；
[0017]继续利用湿法刻蚀技术刻蚀所述InAlN势垒层、所述第一GaN沟道层，在器件一侧形成“L”型漏极区域。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，通过刻蚀所述AlGaN势垒层、所述第二GaN沟道层、所述InAlN势垒层、所述第一GaN沟道层，在器件另一侧形成“I”型源极区域，包括：
[0019]在所述AlGaN势垒层上涂抹光刻胶，利用Cl基干法刻蚀技术刻蚀所述AlGaN势垒层、所述第二GaN沟道层、所述InAlN势垒层、所述第一GaN沟道层，在器件另一侧形成“I”型源极区域。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，在所述漏极区域和所述源极区域分别蒸发漏极金属、源极金属形成漏电极和源电极，包括：
[0021]利用电子束蒸发技术在所述漏极区域和所述源极区域分别蒸发Ti/Al/Ni/Au漏极金属、Ti/Al/Ni/Au源极金属；
[0022]在氮气氛围下，在退火温度为860℃、退火时间为60s的退火条件下进行高温快速退火形成源电极和漏电极。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，在漏极区域和源极区域外的所述AlGaN势垒层上生长钝化层，包括：
[0024]利用PECVD技术在漏极区域和源极区域外的所述AlGaN势垒层上生长厚度为120nm的钝化层。
[0025]在本专利技术的一个实施例中，通过刻蚀在所述钝化层上形成“T”型栅极区域，包括：
[0026]在所述钝化层上涂抹光刻胶，利用F基干法刻蚀技术在所述钝化层上形成“T”型栅极区域。
[0027]在本专利技术的一个实施例中，在所述栅极区域蒸发栅极金属形成T型栅电极，包括：
[0028]利用电子束蒸发技术在所述栅极区域蒸发Ni/Au栅极金属。
[0029]在本专利技术的一个实施例中，在漏极区域和源极区域外的所述AlGaN势垒层上生长钝化层之前，包括：
[0030]在所述漏电极和所述源电极两侧通过注入氩离子实现器件的有源区隔离。
[0031]第二方面，本专利技术实施例提供了一种一体化LNA PA集成器件，所述一体化LNA PA集成器件通过上述任一所述的一体化LNA PA集成制备方法步骤制备得到。
[0032]本专利技术的有益效果：
[0033]本专利技术提出的一体化LNA PA集成制备方法，制备过程中第一GaN沟道层和第二GaN沟道层形成双沟道GaN HEMT器件，双沟道GaN HEMT器件沟道距离T型栅极的距离不同，随着栅压的增加，沟道自下而上依次开启，不同的偏置条件下，不同的Pin信号输入，沟道的开启程度不同，器件可承担不同的功能，比如低栅压小信号输入，双沟道GaN HEMT器件可以承担LNA器件，高栅压大信号的输入，其可以满足PA器件的需求。
[0034]同时，为了实现下沟道的低噪声系数，本专利技术在下沟道，即在第一GaN沟道层上生长强极化的InAlN势垒层，可以实现高迁移率和载流子浓度，在上沟道，即第二GaN沟道层上生长传统的AlGaN势垒层；并且为了进一步降低下沟道的噪声系数，本专利技术通过刻蚀技术在漏极区域实现各项异性的选择性刻蚀形成“L”型漏极区域，“L”型漏极区域的设计保护了上沟道大源漏间距的高击穿电压，在满足PA应用的基础上，缩短了下沟道的源漏间距，减少了载流子输运过程中的散射，进而提高了噪声系数。
[0035]可见，本专利技术提出的制备方法可以实现集成LNA与PA应用于单个器件，降低了成本，极大的提高了集成度，在同片基础上，进一步解决了封装带来的射频损耗和封装成本的问题。
[0036]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0037]图1是本专利技术实施例提供的一种一体化LNA PA集成制备方法的流程示意图；
[0038]图2是本专利技术实施例提供的一种一体化LNA PA集成制备方法对应的结构示意图；
[0039]图3是本专利技术实施例提供的一种一体化LNA PA集成器件的结构示意图。
[0040]附图标记说明：
[0041]1‑
SiC衬底；2
‑
GaN缓冲层；3
‑
第一GaN沟道层；4
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一体化LNA PA集成制备方法，其特征在于，包括：在SiC衬底上，自下而上依次生长GaN缓冲层、第一GaN沟道层、InAlN势垒层、第二GaN沟道层和AlGaN势垒层；通过刻蚀所述AlGaN势垒层、所述第二GaN沟道层、所述InAlN势垒层、所述第一GaN沟道层，在器件一侧形成“L”型漏极区域；通过刻蚀所述AlGaN势垒层、所述第二GaN沟道层、所述InAlN势垒层、所述第一GaN沟道层，在器件另一侧形成“I”型源极区域；在所述漏极区域和所述源极区域分别蒸发漏极金属、源极金属形成漏电极和源电极；在漏极区域和源极区域外的所述AlGaN势垒层上生长钝化层；通过刻蚀在所述钝化层上形成“T”型栅极区域；在所述栅极区域蒸发栅极金属形成T型栅电极。2.根据权利要求1所述的一体化LNA PA集成制备方法，其特征在于，在SiC衬底上，自下而上依次生长GaN缓冲层、第一GaN沟道层、InAlN势垒层、第二GaN沟道层、AlGaN势垒层，包括：在SiC衬底上，利用MOCVD技术自下而上依次生长厚度为1μm的GaN缓冲层、厚度为10nm的第一GaN沟道层、厚度为10nm且In组份为17％的InAlN势垒层、厚度为10nm的第二GaN沟道层和厚度为10nm且Al组份为30％的AlGaN势垒层。3.根据权利要求1所述的一体化LNA PA集成制备方法，其特征在于，通过刻蚀所述AlGaN势垒层、所述第二GaN沟道层、所述InAlN势垒层、所述第一GaN沟道层，在器件一侧形成“L”型漏极区域，包括：在所述AlGaN势垒层上涂抹光刻胶，利用Cl基干法刻蚀技术刻蚀所述AlGaN势垒层、所述第二GaN沟道层、所述InAlN势垒层、所述第一GaN沟道层，在器件一侧形成“I”型漏极区域；继续利用湿法刻蚀技术刻蚀所述InAlN势垒层、所述第一GaN沟道层，在器件一侧形成“L”型漏极区域。4.根据权利要求1所述的一体化LNA PA集成制备方法，其特征在于，通过刻蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凌，于谦，张濛，武玫，邹旭，时春州，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：