[实用新型]一种栅极金属结构及其III族氮化物器件

说明书

本实用新型公开了应用于III族氮化物器件结构，所述栅极金属结构设置于III族氮化物器件的III族氮化物层上，所述栅极金属结构包含第一金属层；所述栅极金属结构还包含第二金属层，所述第二金属层设置于III族氮化物层与所述第一金属层之间，以及公开了采用上述栅极金属结构的III族氮化物器件，本实用新型具备改善III族氮化物器件阈值电压的稳定性，提高III族氮化物器件的可靠性特点。

技术领域

本实用新型涉及半导体器件技术领域，特别涉及应用于栅极金属结构及其III族氮化物器件。

背景技术

耗尽型氮化镓场效应管在不施加栅极负电压的情况下，漏极和源极之间由于二维电子气的存在而导通，此时如果给漏极施加工作电压，漏极和源极之间的电流很大，长时间的高电流可能引起散热不好而导致器件损坏。

半导体器件的稳定性和可靠性是决定半导体器件能否大规模实用化的决定性因素。受材料生长质量、制备加工技术和器件结构等诸多因素的限制，GaN基HEMT的整体性能，尤其是电学可靠性，主要受栅极漏电流和材料表面(或界面)缺陷的影响。传统氮化镓HEMT器件采用NiAu、NiPtAu或是NiPdAu做为栅金属，阈值电压在高电场作用下易漂移，器件使用前需要进行burn in老化。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术问题，提供一种栅极金属结构及其III族氮化物器件，用于改善器件阈值电压的稳定性，以提高器件的可靠性。

为了实现以上目的，本实用新型的技术方案为：

本实用新型提供了一种栅极金属结构，应用于III族氮化物器件，所述栅极金属结构设置于III族氮化物器件的III族氮化物层上，所述栅极金属结构包含第一金属层；

所述栅极金属结构还包含第二金属层，

所述第二金属层设置于III族氮化物层与所述第一金属层之间；

所述第二金属层为钛金属层，所述钛金属层的厚度范围为

所述第一金属层包含镍(Ni)、铂(Pt)、金(Au)、钯(Pd)、铝(Al)中任意一种或多种金属材料构成。

进一步的，所述第一金属层由镍(Ni)、铂(Pt)、金(Au)、钯(Pd)、铝(Al)中任意两种或者两种以上叠层构成。

进一步的，所述III族氮化物层为氮化镓或铝镓氮化物。

在本实用新型实施例中，进一步的，优选的，所述第一金属层为镍/铂/金(Ni/Pt/Au)叠层、镍/金(Ni/Au)叠层、镍/钯/金(Ni/Pd/Au)叠层或镍/铂/镍/金(Ni/Pt/Ni/Au)叠层。

进一步的，所述第一金属层的厚度范围为

与本实用新型的栅极金属结构，相应的，还提供了一种III族氮化物器件，包含依次设置的衬底、沟道层、势垒层、栅极，位于栅极两侧的源极和漏极；

所述栅极包含栅极金属结构，所述栅极金属结构包含设置在势垒层上的第二金属层和设置在第二金属层上的第一金属层；

所述第二金属层为钛金属层，所述钛金属层的厚度为

所述沟道层为氮化镓(GaN)；

所述势垒层为氮化铝(AlN)、铝铟氮化物(AlInN)、铝镓氮化物(AlGaN)、铟镓氮化物(InGaN)或铝铟镓氮化物(AlInGaN)。

在本实用新型的另一实施例中，进一步的，III族氮化物器件中，所述势垒层与第二金属层之间还设置有氮化镓GaN帽层。

进一步的，所述第一金属层由镍(Ni)、铂(Pt)、金(Au)、钯(Pd)、铝(Al)中任意两种或者两种以上叠层构成。