[实用新型]一种氮化镓电子器件的复合介质结构

说明书

一种氮化镓电子器件的复合介质结构，包括：低界面态介质插入层(1)和高击穿电场介质层(2)，低界面态介质插入层(1)，生长在氮化镓电子器件上，高击穿电场介质层(2)，生长在低界面态介质插入层(1)上。本公开可有效解决氮化镓电子器件表面界面缺陷的问题。

技术领域

本公开涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种氮化镓电子器件的复合介质结构。

背景技术

氮化镓(简称GaN)基金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管 (简称MIS/MOS-HEMT)具有输出功率密度大、高频高压、耐高温、抗辐射等优异特性，在GaN基电力电子器件与微波器件等应用领域具备很大应用潜力。

然而，GaN材料的表面界面问题是从研究初期到现在一直未能系统性解决的难点，从目前界面态研究的主流水平情况来看，SiN_X、SiO₂、 Al₂O₃等介质与(Al)GaN之间的界面态密度仍处于10¹²-10¹³cm^-2量级，未达到硅工艺界面态水平。若电力电子器件采用界面态密度为10¹²cm^-2量级的栅介质工艺，其阈值电压将产生2V以上的漂移隐患，大大提高了器件实用化的难度和可靠性风险；若微波器件采用界面态密度为 10¹²cm^-2量级(与二维电子气6密度相当)的表面钝化工艺，则由表面缺陷引起的电流崩塌在高场下难以有效抑制，特别是毫米波器件更加明显，造成动态负载线严重压缩，恶化器件功率和PAE。所以，界面态问题若不能尽快地有效解决，将成为制约电力电子器件与微波器件性能和可靠性进一步提升的瓶颈，影响整个氮化镓实用化进程。

实用新型内容

本实用新型提供了一种氮化镓电子器件的复合介质结构，以解决目前介质与III族氮化物之间高密度界面态和表面介质缺陷态以及增强型器件阈值不稳定的问题。

本公开的一个方面提供了一种氮化镓电子器件的复合介质结构，包括：低界面态介质插入层(1)和高击穿电场介质层(2)；低界面态介质插入层(1)，生长在氮化镓电子器件上；高击穿电场介质层(2)，生长在所述低界面态介质插入层(1)上。

可选地，所述低界面态介质插入层(1)的厚度为0.2nm～5nm。

可选地，所述高击穿电场介质层(2)的厚度为5nm～30nm。

可选地，所述低界面态介质插入层(1)的材料包括氮化铝、氮氧化铝、氮化硅化合物、氧化镓化合物或组合中的任意一种。

可选地，所述高击穿电场介质层(2)的材料包括氮化硅化合物、二氧化硅、氮氧化硅化合物、三氧化二铝、氧化镍或组合中的任意一种。

可选地，所述氮化镓电子器件包括衬底(3)、III族氮化物层级结构、源极(9)和漏极(10)，所述III族氮化物层级结构从下到上依次包括氮化镓缓冲层(4)、氮化镓沟道层(5)、二维电子气层(6)、氮化铝插入层(7)和氮镓铝势垒层(8)，源极(9)和漏极(10)设在氮镓铝势垒层(8)表面的两端。

在本公开实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

在氮化镓电子器件的表面生长较薄的低界面态介质插入层1和较厚的高击穿电场介质层2，构成的复合介质结构，不仅降低了高击穿电场介质层2与氮化镓电子器件上的III族氮化物间的界面态密度，而且可以有效阻止界面电子注入到高击穿电场介质层2中，使复合介质结构作为栅介质可以调控GaN基增强型MIS/MOS-HEMT阈值电压，提高阈值电压的稳定性和可靠性，作为钝化介质可以减少界面漏电。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：