[实用新型]铝镓氮势垒层厚度测量结构

说明书

本实用新型揭示了一种铝镓氮势垒层厚度测量结构，包括：衬底；位于衬底上的异质结，异质结包括氮化镓沟道层和铝镓氮势垒层，氮化镓沟道层与铝镓氮势垒层的界面处形成有二维电子气；位于异质结上的第一金属层，第一金属层与二维电子气电气连接；位于第一金属层及异质结上的第一钝化层；位于部分第一钝化层上的第二钝化层；位于第一钝化层上的第二金属层，第二金属层包括第一金属极板及第二金属极板；位于第二钝化层上的第三金属层，第三金属层包括第三金属极板及第四金属极板。本实用新型的测量结构可形成四个平行板电容器，基于电压‑电容特性测试及平行板电容器电容公式可以最终获得两个铝镓氮势垒层的厚度值。

技术领域

本实用新型属于半导体技术领域，具体涉及一种铝镓氮势垒层厚度测量结构。

背景技术

铝镓氮/氮化镓(AlGaN/GaN)异质结界面处由于材料极化作用会形成高浓度的二维电子气(Two-dimensional electron gas，2DEG)，并且具有载流子饱和迁移率高的特性，可以说AlGaN/GaN异质结结构是制备氮化镓基高电子迁移率晶体管(HMET)的基石。

在外延生长中，二维电子气的浓度直接取决于AlGaN势垒层的厚度及Al组分含量，AlGaN的厚度及Al组分含量最终会影响器件的电流特性。采用一些手段可以测量AlGaN势垒层的厚度或Al组分含量，如：扫描电子显微镜(SEM)、聚焦离子束技术(FIB)、X射线衍射仪(XRD)等，这些方法设计设备昂贵，且难以在实际流片生产过程中测量AlGaN势垒层的厚度或Al组分含量。

现有技术中，可采用电压-电容(C-V)特性测量并计算AlGaN势垒层的厚度，具体地，是在AlGaN/GaN异质结上蒸镀金属形成肖特基接触，继而形成Metal-AlGaN-2DEG的平行板电容器结构，该结构中Metal和2DEG为上下极板，AlGaN势垒层充当介质层，利用LCR测试仪可测得该结构电容值，再根据平行板电容器电容公式：C＝ε₀εS/d，可计算AlGaN势垒层厚度，公式中C为测得的电容值，ε₀为真空介电常数，ε为AlGaN势垒层相对介电常数，S为电容极板面积，即肖特基接触面积，d为AlGaN势垒层厚度。上述公式中电容值C为实际测量得到，真空介电常数ε₀＝8.854187817E-12F/m，极板面积S为工艺设计值，AlGaN势垒层介电常数ε可根据经验公式ε＝9.5-0.5x得到，x为AlGaN势垒层中Al组分占比，所以利用该方法测量AlGaN势垒层厚度的前提是需要知道AlGaN中Al组分占比，然而实际情况却是，AlGaN势垒层厚度都不知道的情况下，其Al组分占比也往往未知。此外，若AlGaN势垒层质量较低存在较大漏电，或肖特基接触差，由上述方法测量计算得到的结果误差也会较大。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种铝镓氮势垒层厚度测量结构。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种铝镓氮势垒层厚度测量结构，以测量异质结中铝镓氮势垒层的厚度。

为了实现上述目的，本实用新型一实施例提供的技术方案如下：

一种铝镓氮势垒层厚度测量结构，所述测量结构包括：

衬底；

位于衬底上的异质结，异质结包括氮化镓沟道层和铝镓氮势垒层，所述氮化镓沟道层与铝镓氮势垒层的界面处形成有二维电子气；

位于异质结上的第一金属层，所述第一金属层与二维电子气电气连接；

位于第一金属层及异质结上的第一钝化层；

位于部分第一钝化层上的第二钝化层，所述第二钝化层位于部分第一金属层及部分二维电子气的上方；

位于第一钝化层上的第二金属层，所述第二金属层包括全部或部分位于第一金属层上方区域内的第一金属极板及全部或部分位于二维电子气上方区域内的第二金属极板；